האתר הישראלי להנדסת תכנה

תכן המערכת

כפי שציינו בעבר, חלק מתהליך התכן מערב קבלת החלטות באשר לשאלה אילו יכולות של המערכת ימומשו בתכנה ואילו בחומרה. שיקולי תזמון או דרישות אחרות עשויים להכתיב מימוש של פונקציות מסוימות של המערכת (כמו למשל עיבוד אותות) על ידי חומרה יעודית. תהליך התכן עשוי איפוא לכלול גם תכן של חומרה למטרה יעודית מעבר לתכן של תכנת זמן-אמת.

את ההחלטות לגבי חלוקה לתכנה/חומרה כדאי לדחות לשלב מאוחר ככל האפשר. מכאן שכדאי שארכיטקטורת המערכת תהיה מורכבת מרכיבים עצמאיים הניתנים למימוש הן בתכנה והן בחומרה, וזו הרי ממילא מטרתו של כל ארכיטקט המנסה לבנות מערכת תחזוקתית. תכן טוב של מערכת יביא אם כן בסופו של דבר למערכת הניתנת למימוש הן בתכנה והן בחומרה.

תהליך התכן של מערכות זמן-אמת שונה מזה של מערכות אחרות בכך שבו נלקחים בחשבון זמני התגובה של המערכת כבר בשלב מוקדם. אירועים (הגירויים) ולא עצמים או פונקציות עומדים במרכז תהליך התכן.

ישנם מספר שלבים בתהליך התכן:

זיהוי הגירויים אותם תדרש המערכת לעבד והתגובות המתאימות להם.

לכל גירוי ובתגובה הצמודה לו, זיהוי אילוצי התזמון של עיבוד הגירוי ומתן התגובה.

הצרפה של הגירוי ועיבוד התגובה למספר תהליכים בו-זמניים.

לכל גירוי ותגובה, תכנון אלגוריתמים מתאימים לביצוע החישובים הנדרשים. שלב זה יש לעשות ברוב המקרים מוקדם בתהליך התכן על מנת לקבל הערכה של כמות העיבוד שיש לבצע והזמן הנדרש לשם כך.

תכן של מערכת זימון המוודאת שתהליכים מורצים בזמן על מנת לעמוד במועד האחרון שלהם.

כילול המערכת תחת שליטתו של מבצע זמן-אמת.

תהליך זה הוא מטבעו חזרורי. לאחר שנקבעה ארכיטקטורת המערכת והוחלט על מדיניות זימון, נדרשות הערכות הערכות והדמיות רבות על מנת להעריך אם המערכת תעמוד באילוצי התזמון שלה. הניתוח הזה עשוי לגלות שהמערכת לא תתפקד כראוי. במצב כזה ארכיטקטורת התהליכים, מדיניות הזימון, המבצע ואולי כל אלה גם יחד ידרשו לעבור לעבור תכן מחודש כדי לשפר את ביצועי המערכת.
ניתוח התזמון של מערכת זמן-אמת אינו קל. בגלל האופי הבלתי צפוי של גירויים לא-מחזוריים הארכיטקט חייב להניח מספר הנחות לגבי ההסתברות של גירויים אלה להופיע (ולחייב מתן שירות) בכל זמן נתון. הנחות אלו עלולות להתברר כשגויות וביצועי המערכת לאחר מסירתה ללקוח עלולים להתגלות כלא מספקים.

תהליכים במערכות זמן-אמת חייבים להיות מתואמים. מנגנוני תיאום תהליכים מבטיחים מניעה הדדית בגישה למשאבים משותפים: כאשר תהליך אחד מבצע שינוי במשאב משותף, לתהליכים אחרים אסור שתהיה גישה אל אותו משאב.
מנגנונים המבטיחים מניעה הדדית כוללים סמפורים, מוניטורים וקטעים קריטיים. לא נדון בהם כאן היות והם נידונים בהרחבה בספרים בנושא מערכות הפעלה.