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  3. 阅读以下关于某嵌入式实时系统的软件需求的叙述，回答问题1、问题2和问题3。 某公司承担了一项嵌入式实时控制系统的软件开发任务，其内容是按系统要求的固定的时间序列采集、处理、输出数据，以实现对多个设备的综合控制。 系统由硬件和软件组成，硬件由处理

阅读以下关于某嵌入式实时系统的软件需求的叙述，回答问题1、问题2和问题3。 某公司承担了一项嵌入式实时控制系统的软件开发任务，其内容是按系统要求的固定的时间序列采集、处理、输出数据，以实现对多个设备的综合控制。 系统由硬件和软件组成，硬件由处理

admin2008-04-01  47
问题 阅读以下关于某嵌入式实时系统的软件需求的叙述，回答问题1、问题2和问题3。
   某公司承担了一项嵌入式实时控制系统的软件开发任务，其内容是按系统要求的固定的时间序列采集、处理、输出数据，以实现对多个设备的综合控制。
   系统由硬件和软件组成，硬件由处理机(采用PowerPC603e，主频133MHz)、存储器、定时器、中断控制器、双口存储器(空间大小1 024KB)、4路422半双工串行接口 (其中两路的频率115 200Hz，另两路频率38400Hz)、两路A/D、D/A数模转换器和10路离散量接口组成。系统的软件需求如下(注：B：字节；s：秒；ms：毫秒)：
   .系统要求以5ms为周期从双口存储器中采集1 024KB的输入数据，处理任务的时间约为1ms；(称为5ms任务)
   .要求以20ms为周期从两路422接口(115 200Hz)中采集一定格式的大小系统为64B的数据，在完成处理(处理时间约为4ms)任务后，分别输出大小为16B的控制命令；(称为20ms任务)
   .系统要求以60ms为周期从两路422接口(38400Hz)中采集一定数据格式的大小为6B数据，从两路A/D接口采集28位数据，在完成处理(处理时间约为2ms)任务后，分别输出大小为2B的控制命令和一个28位D/A数据，输出8路离散量控制数据；(称为60ms任务)
   .作为系统的安全监控保障，系统要求在每1s内对系统软硬件状态进行测试并完成系统工作的状态记录工作。该任务共需处理时间是5ms。(称为1s任务)
   本公司课题组根据用户的硬件环境及对软件的需求，就软件的实施方案展开了激烈的讨论，讨论的首要问题就是本系统中软件的运行平台是采用嵌入式实时操作系统还是在裸机上直接开发，李工程师(简称李工)提出为了保证系统的实时性，应该采用在裸机上直接开发的方式，关键部分采用汇编语言编写，而王工程师(简称王工)提出，由于系统将由多种周期的处理任务组成，为了保证系统的可靠性，应该采用商用嵌入式实时操作系统作为本项目的开发基础，经过充分论证，最后李工接受了王工的建议，并申报课题组组长，课题组长同意采用了操作系统的方案，并指出必须尽快对需求的时间性能做出评估。
选项
答案采用嵌入式实时操作系统的主要理由及优点： 操作系统提供的任务调度功能，可以有效地管理本系统多周期任务的调度，并且操作系统提供的事件、信号和任务间的通信机制，可以有效地解决本系统中资源共享中的互斥问题。 采用商品化的软件，可提高所开发软件的可靠性，还可简化软件开发成本，提高开发效率。 选择嵌入式实时操作系统，主要考虑操作系统以下功能和性能： . 任务的上下文切换时间越短越好、中断响应时间越快越好、内核代码占用空间比较小。 . 操作系统提供的服务接口应较丰富，有利于灵活使用(接口的开放性)。 . 操作系统对可靠性有较强的保障支持能力。 . 使用简单，支撑环境配套好，可配置、可剪裁能力强。
解析 实时系统是指系统计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性，也取决于结果产生的时间，如果系统的时间约束条件得不到满足，将会发生系统错误，严重情况下会产生灾难性后果。实时系统在经济、航天、军事、科学等多个领域中起着重要的作用。
   实时操作系统主要负责实时系统的任务调度、资源分配、系统检测、可靠性保证等，并提供简单、易用的使用开发接口，为保证实时性，其内核应该是“短小精干”，执行时占用CPU时间和其他开销很少。根据情况，实时操作系统可以直接在裸机上开发，也可直接应用商用嵌入式实时操作系统。
   第一步：总结出问题的要点。
   本题主要考查嵌入式系统的操作系统设计或选型要求，考查在保证完成各个实时任务的前提下，如何设计任务调度方案。
[问题1]
   说明不采用在裸机上自行研发操作系统，而直接采用商品化的嵌入式实时操作系统的理由，还要说明实时操作系统的性能要求。
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