Sisteme de Operare și Limbaje în Timp Real

1.1. Consideraþii generale

Echipamentele numerice de conducere a proceselor industriale (regulatoarele numerice,

calculatoarele de proces), ín special dupá introducerea ín structura lor a microprocesoarelor au

constituit un pas considerabil pe calea reducerii decalajului dintre rezultatele remarcabile oferite de

teoria sistemelor automate ßi tehnicile aplicate ín practica conducerii proceselor industriale. Aceste

echipamente permit, fárá a efectua modificári ín structura sau ín configuraþia lor, implementarea

celor mai diverse strategii de conducere, íncepänd cu cele de tip convenþional, PID, ßi ajungänd la

cele care sá determine atingerea performanþelor optime ale funcþionárii proceselor cu un minimum

de energie ßi materie primá. Realizarea acestor deziderate impune specialißtilor din domeniul

conducerii proceselor cunoaßterea specificului procesului condus ßi a teoriei sistemelor automate,

precum ßi a calculatoarelor de proces, a funcþionárii acestor elemente ßi, mai ales, a programárii lor

pentru asigurarea scopului propus: supravegherea ßi conducerea "ín timp real" a unui proces.

Definiþie: Se numeßte calculator de proces un complex de mijloace tehnice ßi de programe

care sunt destinate rezolvárii problemelor de supraveghere, de comandá, de diagnosticare ßi de

prognozare a funcþionárii instalaþiilor industriale. Un calculator de proces poate fi privit ca o

reuniune íntre un calculator numeric universal (de obicei un microcalculator sau un minicalculator)

ínzestrat cu un executiv sau un sistem de operare corespunzátor capabil sá funcþioneze ín timp real

ßi un sistem de interfaþá (cuplorul de proces) cu procesul condus ßi operatorul tehnolog. Schema

bloc a unui CP (calculator de proces) este prezentata ín Fig.l.l.

Fig. 1.1

Ín aceastá schemá, ín categoria perifericelor generale sunt incluse: consola calculatorului

(pentru inginerul de sistem), imprimanta, unitáþi de discuri flexibile (floppy-disk), unitáþi de bandá

magneticá (eventual) etc.

Consola operatorului de proces (operatorului tehnolog) - C.O.P. - este consola specialistului

tehnolog care cunoaßte foarte bine procesul condus, dar care, ín general, nu este informaticican.

C.O.P.-ul este de regulá un panou cu un sistem de chei ßi lámpi de semnalizare sau un tablou

sinoptic sau, mai modern, un video-display color cu schema funcþionalá a instalaþiei sau elemente

din schema funcþionalá a instalaþiei la diferite nivele de detaliere. Astfel de console (console cu

display cu facilitáþi grafice) permit ßi alte funcþii speciale ca, de exemplu, depanarea asistatá de

calculator a instalaþiei.

Calculatorul universal este de obicei un microcalculator realizat cu microprocesor de 16 biþi

sau chiar de 8 biþi sau un minicalculator.

Cuplorul de proces asigurá dialogul bidirecþional íntre procesul condus ßi calculatorul

universal.

Evidenþiind cáile de introducere ßi extragere (furnizare) a datelor de la ßi respectiv cátre

proces putem defini urmátoarele moduri potenþiale de conectare dintre calculator ßi proces:

- Sisteme de calcul off-line, la care legátura informaþionalá íntre calculator ßi proces este

stabilitá prin intermediul operatorului uman. Datele din proces pot fi culese normal, prin citire, de

cátre operator, sau automat íntr-o formá care poate fi utilizatá direct de calculator (bandá

magneticá, bandá perforatá etc.);

- Sisteme de calcul in-line, sunt sistemele la care operatorul poate introduce datele ín mod

aleator direct de la tastaturá, ele trebuind sá fie "imediat" preluate ßi prelucrate. Apare, ín acest caz,

necesitatea "íntreruptibilitáþii" calculatorului ín procesul de calcul;

- Sisteme de calcul on-line, care sunt cuplate direct cu procesul pe partea de culegere de

date prin intermediul cuploarelor de proces (convertoare analog-numerice).

Ín cazul ín care datele de ießire sunt transmise operatorului sub formá de mesaje, iar acesta

intervine ín proces ín urma interpretarii lor, sistemul de numeßte on-line ín circuit deschis .

Calculatorul funcþioneazá ín regim de "ghid operator" sau "consultant" al conducerii procesului.

Ín cazul ín care, pe baza datelor culese, sistemul de calcul elaboreazá márimi pe care le

aplicá direct procesului, fará intervenþia operatorului, sistemul se numeßte on-line ín circuit ínchis .

Conectarea on-line ín circuit ínchis poate fi de urmárire, situaþie ín care calculatorul calculeazá

(determiná) ßi modificá referinþele unor regulatoare convenþionale), sau directá (calculatorul

calculeazá ßi elaboreazá comanda la nivelul elementelor de execuþie).

Pentru a realiza funcþiile impuse, calculatorul de proces trebuie sá posede o serie de

facilitáþi:

- sá fie íntreruptibil;

- sá permitá prelucrarea datelor culese direct din procesul condus prin intermediul unor

periferice specializate;

- sá ofere ráspunsul íntr-un anumit interval de timp strict corelat cu evenimentele din proces

(sá funcþioneze ín "timp real");

- sá rezolve contradicþia íntre capacitatea lui de a executa la un moment dat un singur

program ßi cerinþa procesului de a fi "servit" ín n, n > 1, puncte simultan.

Definiþie: Sistemele de calcul care preiau suficient de rapid datele de intrare, le prelucreazá

íntr-un interval de timp suficient de scurt ßi oferá utilizatorului sau direct procesului (prin periferice

specializate) rezultatele suficient de rapid pentru a mai putea influenþa desfáßurarea fenomenelor

din procesul care a produs datele de intrare, se numesc sisteme de calcul ín timp real (SCTR).

Deci, din definiþia datá, se observá cá, calculatoarele de proces fac parte din clasa SCTR.

Dezvoltarea acestor clase de calculatoare a fost posibilá, pe de o parte datoritá perfecþionárilor

tehnologice (unitáþi centrale ultrarapide, specializarea echipamentelor periferice, perfecþionarea

transmisiei datelor), iar, pe de altá parte, prin dezvoltarea ßi perfecþionarea sistemelor de operare

(SO). Toate aceste perfecþionári au dus la micßorarea timpului de ráspuns al sistemului de calcul.

Definiþie: Se numeßte timp de ráspuns al unui sistem de calcul intervalul de timp dintre

momentul generárii datelor primare ßi momentul obþinerii rezultatului prelucrárii datelor.

Pentru un sistem de calcul on-line, timpul de ráspuns este dat de intervalul de timp dintre

momentul producerii unui eveniment ín procesul condus ßi momentul ín care se genereazá comanda

cátre proces. Se observá cá acest timp ínglobeazá timpul necesar achiziþiei datelor, prelucrárii

datelor ßi generárii comenzii cátre proces.