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《強實時應用環(huán)境下vxworks, linux, rtai和xenomai系統(tǒng)的性能比較》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、課程：嵌入式系統(tǒng)作業(yè)：文獻翻譯電工理論與新技術(shù)_130501_徐浩澤_YS1310501037如有需要可提供電子版強實時應用環(huán)境下VxWorks,Linux,RTAI和Xenomai系統(tǒng)的性能比較A.Barbalace,A.Luchetta,G.Manduchi,M.Moro,A.Soppelsa,andC.Taliercio課程：嵌入式系統(tǒng)作業(yè)：文獻翻譯電工理論與新技術(shù)_130501_徐浩澤_YS1310501037如有需要可提供電子版摘要：使用配置MPC7455PowerPC處理器的VMEbus
2、MVME5500開發(fā)板對WindRiverVxWorks,Linux,RTAI和Xenomai四種不同操作系統(tǒng)進行性能測試。以一個時間實時應用的框架為例對中斷延遲，重調(diào)度和程序間通信時間進行比較。對Gb以太網(wǎng)通信的性能測試也在目標板上進行。為達成此目的，我們將LinuxIPstack和RTnet，Xenomai和RTAI的一種開源強實時通信協(xié)議移植到所用的系統(tǒng)中。測試結(jié)果顯示被測的開源軟件適用于強實時應用環(huán)境。關(guān)鍵詞：實時系統(tǒng)，Linux,RTAI,Xenomai,ADEOS,RTnet,VxWor
3、ks,PowerPC.1.簡介自1998年以來，實時反饋控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應用于RFX-mod實驗。RFX-mod是一個用于研究磁約束熱核聚變的環(huán)形裝置，坐落于意大利的帕多瓦。目前在使用的有7個控制單元，每個單元都包含一個使用摩托羅拉MVME5500單板機和其他ADC/DAC轉(zhuǎn)換器以及其他數(shù)字接口板的模組箱?？刂茊卧M成控制網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)在各單元間進行實時交換。一個提供了通用功能以及數(shù)據(jù)處理和通信功能的軟件框架已經(jīng)在VxWorks平臺上搭建起來。VxWorks被廣泛應用于物理學研究的原因包括：·提供了一
4、個集成開發(fā)環(huán)境，簡化了開發(fā)過程。程序在被下載到目標系統(tǒng)之前可以在主系統(tǒng)中做開發(fā)和仿真?！ぬ峁┝艘粋€強大的多任務(wù)化環(huán)境，任務(wù)有固定的優(yōu)先級，可以通過一組豐富的進程間通信（IPC）機制進行通信?！xWorks的軟件模式與UNIX非常相似，尤其是I/O和網(wǎng)絡(luò)，對于熟練使用UNIX的開發(fā)者來說，編程變得非常簡單。但是，近年來，Linux系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展使得將其應用于實時控制系統(tǒng)變得極富吸引力。但是對于數(shù)據(jù)采集，或者更廣泛的說，對于所有不需要嚴格的時間確定性的任務(wù)，Linux已經(jīng)被應用于科學實驗當中。但是Li
5、nux的一些特性使其不能被直接應用于實時應用，例如：·動態(tài)優(yōu)先級。使用隨時變動的優(yōu)先級是解決分時的一個好方法，但是可能會使一個緊急事件無法足夠快的拿到CPU權(quán)限?！し猪??？赡軙腩~外的延遲除非將頁在內(nèi)存中鎖定?！?nèi)存管理單元的重新映射。用戶程序占用CPU時重新映射進入內(nèi)存管理單元（MMU）的頁面表會減緩上下文切換。·粗粒度的同步。由于內(nèi)核為非先發(fā)式，有時系統(tǒng)無法響應冗長的內(nèi)核操作時。最近的2.6版本Linux內(nèi)核為以上問題提供了解決方案。事實上將固定優(yōu)先級與過程子集想聯(lián)系是可能的，這一版本的內(nèi)核通
6、過精確定義不可中斷的程序段和自旋鎖保護而不是禁止中斷已經(jīng)被定制為先發(fā)制人的了。此外Linuxkernel2.6提供了一個新的O調(diào)度的實現(xiàn)?？紤]到交互可以被禁止，而且，給定了級別范圍，優(yōu)先級可以被固定，我們可以將Linux暫時考慮成一個軟實時操作系統(tǒng)并因此可以被應用于許多可以忍受偶爾的系統(tǒng)響應延遲的場合。但是Linux2.6仍然不適用于聚變反應反饋控制這種強實時場合，在這種情況下，事實上,不可預測的反應時間可能惡化控制的質(zhì)量，或者更糟糕的是，導致不可恢復的不穩(wěn)定性。課程：嵌入式系統(tǒng)作業(yè)：文獻翻譯電工理
7、論與新技術(shù)_130501_徐浩澤_YS1310501037如有需要可提供電子版然而，在引用文獻[4]和[5]中，借助脈沖性質(zhì)的實驗，Linux已經(jīng)被成功的應用到了強實時場合。在這種情況下，大多數(shù)的時間過程控制系統(tǒng)不需要運行在實時模式。只有在等離子放電這一在大多數(shù)現(xiàn)有聚變實驗中只持續(xù)數(shù)秒的過程中才需要實時控制。因此當需要進行實時操作時禁止中斷是可行的，這實現(xiàn)了一個循環(huán)周期1~2μs的整體抖動。在禁用中斷時,尤其要注意：代碼和數(shù)據(jù)必須被鎖定到內(nèi)存中來防止頁面錯誤，軟件不能依賴系統(tǒng)服務(wù)控制I/O。因此除了
8、輪詢輸入數(shù)據(jù)和寫輸出數(shù)據(jù)，控制代碼不能與外部環(huán)境通信，對于一個固定的迭代次數(shù)，使用預配置的地址窗口。這個解決方案盡管在特定的應用程序成功，仍然有各種各樣的原因使其不能被認為是一個結(jié)論，最主要的是因為在下一代聚變裝置中，控制系統(tǒng)被期望用于控制長時間放電，或者準穩(wěn)態(tài)過程。1.Linux系統(tǒng)的實時擴展我們主要希望能找到一種方法，給Linux增加一些定義新的實時任務(wù)的可能性，從而保證在它們已經(jīng)準備好運行時，能在一個確定的時間內(nèi)獲得控制。這個特性是由兩個開源Linux擴展:RT
