Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 1 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Palvelut

• Käyttöjärjestelmän tehtävänä on tarjota ohjelmoijalla erilaisia palveluita• Tyypillisin palvelu, jota sulautetut käyttöjärjestelmät tarjoavat on prosessien

hallinta• Terminologia on hyvin vaihtelevaa: process, task, thread

• Prosessien hallintaan kuuluu• Prosessien käynnistäminen ja päättäminen• Suoritettavan prosessin valinta (skeduleri)

• Prosessien hallinnan lisäksi tarvitaan synkronointipalveluita, joilla voidaan ohjata suoritettavien prosessien toimintaa

• Lukot (mutex)• Semaforit• Monitorit• Jonot

• Lisäksi voi olla muistinhallinta, syöttö ja tulostus, keskeytysrutiinien hallinta, tiedostojärjestelmä, verkkoyhteydet, jne.

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 2 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Moniajo (multitasking)

• Kahden toisistaan riippumattoman prosessin suorittaminen peräkkäin ei ole vasteajan ja suoritusnopeuden kannalta järkevää

• Hyvin monet prosessit käyttävät suurimman osan ajastaan odotteluun

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 3 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Moniajo (multitasking)

• Moniajossa skeduleri lomittaa prosessit siten että yhden prosessin odotusaikana jokin toinen prosessi pääsee suoritusvuoroon

• Kokonaissuoritusaika lyhenee, koska odottamisen määrä pystytään minimoimaan

• Skedulointi• Pre-emptive = käyttöjärjestelmä voi keskeyttää prosessin suorituksen

milloin tahansa ja siirtää suoritusvuoron toiselle prosessille• Co-operative = prosessin pitää itse luovuttaa suoritusvuoro

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 4 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Moniajo (multitasking)

• Yhdellä prosessorilla voi olla vain yksi prosessi kerrallaan suorituksessa ja muut prosessit ovat ei-suorituksessa

• Vaihtoa prosessista toiseen sanotaan kontekstin vaihdoksi (context switch)

• Konteksti sisältää kaiken sen prosessorin tilatiedon, joka tarvitaan, jotta prosessi voi jatkaa suoritustaan myöhemmin laskennan häiriintymättä

• Kontekstin vaihtoon kuluu aina jonkun verran aikaa, joten prosessien määrää ei voi kasvattaa rajattomasti

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 5 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Moniajo (multitasking)

• Ei ajossa oleva prosessi voi olla useassa eri tilassa

• Ready (valmis) – odottaa omaa suoritusvuoroaan

• Blocked – prosessi ei ole valmiina, vaan odottaa esimerkiksi vapautuvaa resurssia tai alkiota jonosta

• Suspended – prosessi on pysäytetty ja se pitää palauttaa ajokelpoiseksi käyttöjärjestelmäkutsulla

FreeRTOSin prosessien tilakaavio

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 6 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Jonot

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 7 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 8 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Resurssien hallinta semaforeilla

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 9 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Resurssien hallinta semaforeilla

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 10 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Käänteisprioriteettiongelma (priority inversion)

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 11 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Käänteisprioriteettiongelma (priority inversion)

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 12 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Prioriteetin perintä (prioririty inheritance)

Tämän ajan LP suoritetaan HP:n prioriteetilla

Mikäli mutexia odottavan taskin prioriteetti on korkeampi kuin mutexin haltijan prioriteetti, niin haltijan prioriteetti nostetaan odottajan kanssa samalle tasolle.

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 13 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Taskin ja keskeytyksen synkronointi

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 14 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Taskin ja keskeytyksen synkronointi

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 15 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Laskevat semaforit

Sulautetut järjestelmät Luku 2 Sivu 16 (??)Sulautetut käyttöjärjestelmät 20.1.2013 KRL

Laskevat semaforit