Systemy operacyjne czasu rzeczywistego 0800-AR2SOCZARZ

Główne zagadnienia poruszane na wykładzie:
1. Wprowadzenie do systemów czasu rzeczywistego, podstawowe pojęcia i definicje.
2. Systemy operacyjne czasu rzeczywistego
2.1 Linux czasu rzeczywistego - RTAI
a) Architektura systemu,
b) Podstawy pisania modułów dla jądra Linuxa,
c) Wirtualny system przerwań,
d) Zadania czasu rzeczywistego, szeregowanie zadań, odmierzanie czasu,
e) Komunikacja międzyprocesowa
- kolejki FIFO,
- pamięć dzielona,
- synchronizacja i wzajemne wykluczanie,
f) Wykorzystanie RTAI-Lab i oferowanych przez nie narzędzi do realizacji zadań czasu rzeczywistego
2.2 System operacyjny czasu rzeczywistego QNX
a) architektura systemu,
b) zarządzanie procesami i wątkami,
c) komunikacja pomiędzy procesami,
d) pamięć dzielona i semafory,
e) sygnały, alarmy, kolejki komunikatów,
f) przerwania, czas, jego pomiar i reprezentacja w systemie
2.3 Systemy operacyjne czasu rzeczywistego w układach SoC
2.4 Przegląd i porównanie pozostałych systemów RTOS
3. Przykłady zastosowań systemów RTOS w praktyce

Laboratorium - realizowane zagadnienia:

- stany procesów i wątków,
- zarządzanie procesami i wątkami,
- szeregowanie wątków,
- pamięć dzielona i semafory,
- sygnały, komunikaty,
- timery i zdarzenia,
- przerwania,
- wykorzystanie poznanych mechanizmów w procesie sterowania

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( godz.75 ): - udział w wykładach – 30h - udział w laboratorium – 30h - konsultacje z nauczycielem akademickim – 15h Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( godz.65): - przygotowanie do laboratorium – 25h - przygotowanie do egzaminu – 25h - przygotowanie do kolokwium – 15h Łącznie: 140 godz. ( 5 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: posiada wiedzę na temat mechanizmów tworzenia aplikacji czasu rzeczywistego, stosując do tego celu systemy operacyjne czasu rzeczywistego (RTAI oraz RTOS zgodne ze standardem POSIX 1003.1 a także jego dalszymi unormowaniami dotyczącymi systemów czasu rzeczywistego) – K_W01 W2: posiada wiedzę w zakresie stosowania konstrukcji języka C do opisu działania aplikacji wielowątkowych – K_W03, K_W05 W3: posiada wiedzę w zakresie stosowania specjalistycznych narzędzi i języków programowania wymaganych podczas tworzenia aplikacji czasu rzeczywistego – K_W05, K_W12

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Wykorzystując język C i poznane mechanizmy potrafi zaprojektować system sterowania spełniający wymogi zakładanego reżimu czasowego – K_U03, K_U12 U2: Właściwie wykorzystuje wybrane narzędzia programistyczne podczas realizacji aplikacji czasu rzeczywistego – K_U05 U3: posiada umiejętność samodzielnego wyszukiwania niezbędnych informacji koniecznych do rozwiązywania zadanego problemu – K_U01

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: zna poziom własnej wiedzy, potrafi precyzyjnie formułować pytania używając do tego celu języka technicznego - K_K01 K2: student działa i myśli kreatywnie rozwiązując zagadnienia z zakresu tworzenia aplikacji czasu rzeczywistego - K_K03 K3: posiada świadomość skutków wadliwie działających systemów sterowania pracujących pod reżimem czasu rzeczywistego - K_K07

Metody dydaktyczne eksponujące

- pokaz

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- laboratoryjna
- projektu

Wymagania wstępne

W celu przyswojenia treści wykładu i możliwości praktycznego wykorzystania przedłożonych w nim informacji na ćwiczeniach, wymaga się uzupełnienia wiedzy z zakresu posługiwania się systemem operacyjnym Linux, oraz umiejętności programowania w języku C.

Koordynatorzy przedmiotu

Robert Frankowski

Kryteria oceniania

Zaliczenie przedmiotu odbywa się na podstawie pozytywnej oceny z laboratorium oraz pozytywnego wyniku egzaminu pisemnego.
Egzamin pisemny w formie testu z pytaniami otwartymi i zamkniętymi sprawdza osiągnięcie efektów: W1, W2, W3.
Laboratorium zaliczane jest na podstawie średniej ocen z dwóch kolokwiów weryfikujących praktyczne umiejętności studenta z zakresu tworzenia aplikacji wykorzystujących mechanizmy stosowane przy realizacji zadań spełniających wymogi reżimu czasu rzeczywistego.
Kolokwia sprawdzają osiągnięcie efektów: U1, U2, U3, K1, K2, K3.

Kryteria oceniania:
ndst - <0% - 45%)
dst – <45% - 55%)
dst plus – <55% - 65%)
db – <65% - 75%)
db plus – <75% - 85%)
bdb - <85% - 100%>

Praktyki zawodowe

„nie dotyczy”

Literatura

Literatura podstawowa:
1. Ułasiewicz J.: Systemy czasu rzeczywistego QNX6 Neutrino, BTC, 2007;
2. Wang, K. C.: Embedded and Real-Time Operating Systems, Springer, 2017;
3. J. Cooling: Real-time Operating Systems: Book 1 - The Theory (The engineering of real-time embedded systems), 2017;
4. K. Lal: RTLinux – system czasu rzeczywistego, Helion, 2003;
5. Kulesz Z.: Programowanie sterowników czasu rzeczywistego w układach PLD i FPGA, Politechnika Białostocka, 2015;
6. White E.: Systemy wbudowane. Wzorce projektowe dla twórców oprogramowania, Helion, 2025;

Literatura uzupełniająca:
1. Strona domowa linuxa wraz z modułem czasu rzeczywistego: www.linuxcnc.org
2. System czasu rzeczywistego QNX6 Neutrino: www.qnx.com
3. Xilkernel oraz FreeRTOS Documentations: www.amd.com
4. PetaLinux Tools Documentation, Reference Guide, UG1144, 2018

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0800-AR2SOCZARZ w USOSweb