האתר הישראלי להנדסת תכנה

מבצעי זמן-אמת

מבצע זמן-אמת הוא אנלוגי למערכת הפעלה במערכת מחשב למטרה כללית. הוא מנהל את התהליכים ואת הקצאת המשאבים במערכת זמן-אמת. המבצע מפעיל ועוצר את התהליכים הרלוונטיים על מנת לטפל בגירויים ומקצה משאבי זכרון ומעבד. הוא בדרך כלל לא כולל שירותים מורכבים יותר של מערכות הפעלה, כגון מערכת קבצים.

ישנם מוצרים מסחריים עבור מבצעי זמן-אמת. עם זאת, הדרישות המיוחדות של מערכות זמן-אמת רבות מחייבים לעתים את פיתוח המבצע כחלק מהמערכת. הרכיבים שיימצאו במבצע תלויים בגודלה ובסיבוכיותה של המערכת הנבנית. בדרך כלל (למעט במערכות הפשוטות ביותר) מבצע זמן-אמת יכיל את הרכיבים הבאים:

שעון זמן-אמת המאפשר לזמן תהליכים באופן מחזורי.

שגרת טיפול בפסיקות המנהלת בקשות לא מחזוריות לשירות.

מתזמן האחראי לבחינת התהליכים היכולים להתבצע ובחירת אחד מהם לביצוע.

מנהל משאבים המקצה משאבי זיכרון ומעבד לתהליך המיועד לביצוע.

משגר האחראי להפעלת הביצוע של תהליך.

הנה תרשים סכמטי של מבצע זמן-אמת, הרכיבים השונים בו והקשרים ביניהם:



מערכות המספקות שירות רציף ומתמשך, כגון מערכות טלקומוניקציה ומערכות ניטור הנדרשות לזמינות גבוהה, עשויות לכלול יכולות נוספות במבצע שלהן:

מנהל תצורה האחראי לשינויי תצורה דינאמיים של חומרה במערכת. יחידות חומרה עשויות להיות מוצאות מהמערכת לצרכי תחזוקה או מוחלפות ביחידות משודרגות מבלי להפסיק את פעולת המערכת.

מנהל תקלות האחראי על גילוי תקלות חומרה ותכנה ונקיטת הפעולה המתאימה להתאוששות מתקלות אלו. העקרונות של סבולת לתקלות והתאוששות ידונו בהמשך.

לגירויים המעובדים על ידי מערכת זמן-אמת יש לרוב דרגות שונות של עדיפות. גירויים שונים, כמו סוגים מסוימים של חריגות למשל, מוכרחים להיות מטופלים בתוך פרק זמן מוגדר, ותהליכים אחרים ניתן דווקא לעכב אם תהליך קריטי יותר דורש שירות. כתוצאה מכך, מבצע זמן-אמת צריך לתמוך לפחות בשתי רמות עדיפות עבור תהליכי המערכת:

רמת פסק זוהי רמת העדיפות הגבוהה ביותר. היא מוקצית לתהליכים הדורשים תגובה מהירה ביותר. אחד מתהליכים אלו יהיה תהליך שעון זמן-אמת.

רמת שעון רמת עדיפות זו מוקצית לתהליכים מחזוריים.

תיתכן רמת עדיפות נוספת המוקצית לתהליכי רקע (כגון תהליך בדיקה עצמית) שאינם נדרשים לעמוד בדרישות זמן-אמת. תהליכים אלו מזומנים לביצוע כאשר המעבד פנוי.

בתוך רמות עדיפות אלו, תהליכים שונים עשויים להיות בעלי עדיפויות שונות. לדוגמא, יתכן שקיימים מספר קוי פסיקות. פסק מהתקן מהיר במיוחד עלול למנוע עיבוד מפסק שהגיע מהתקן איטי יותר כדי למנוע איבוד נתונים.
הקצאת העדיפויות לתהליכים כך שכל התהליכים יקבלו שירות בזמן דורשת בדרך כלל ניתוח והדמיה מעמיקים.