VALÓSIDEJŰ PROGRAMOZÁS

Átírás

1 VALÓSIDEJŰ PROGRAMOZÁS

2 Programozás: Kívülről működtetjük a számítógépet, az elvégzendő tevékenység leírása a program, tehát feladatmegoldást adunk meg. Valósidejű feladat: Valós időtartományban megoldandó feladat (számítógéppel). Általában a konkrét feladatnak csak egy kisebb része. 1. ipari irányítási feladatok (a) gyártósorok (b) robotok (c) repülés irányítás. 1

3 2. kereskedelmi irányítási feladatok (a) bank (b) tőzsde (c) biztonsági rendszerek.

4 3. számítástechnika (a) multiprocesszoros rendszerek (b) multitaszkingos rendszerek (c) multiuseres rendszerek (d) időfüggő feladatok.

5 A valósidejű rendszer a fizikai folyamat lezajlásával egyidőben végzi el az információ szerzés (mérés) információ feldolgozás beavatkozás tevékenységét úgy, hogy a folyamat ellenőrizhető és irányítható.

6 Valósidejű programozás: időkorlátos feladatok. Az időkorlát nem mindig konkrét, pl. szinkronizálások. Folyamat irányító szoftverek moduljai Központi többszint, alkalmazások indítása, beléptetés Operátori interface folyamatok megjelenítése, vezérlése Grafikus tervező eszközök operátori interface elkészítésére szolgál

7 Parancsvégrehajtó a szoftver nyelvén program írható Könyvtárkezelő rutinok háttértára Alarmkezelő, adatgyűjtő, gateway, grafikonkezelő, stb...

8 A feladat teljes megoldása a project. Probléma elemzése Tervezés Rendszerspecifikáció Implemetálás Tesztelés

9 Próbaüzem Karbantartás Dokumentáció készítés

10 Problémák Mit kell megvalósítani? Reális feladatmeghatározás Gazdaságos megoldás Programozó kiválasztása (zseni/droid) A tesztelés során a vevőnek a jóság bizonyítása Dokumentálás, jogvédelem

11 A Valósidejű Rendszer (RealTime System RTS) Szigorúan (hard) RTS Az időkorlát átlépése végzetes hiba Lazán (soft) RTS Az időkorlát átlépése kezelendő Nem RTS Az időkorlát átlépése nem érdekes

12 Válaszidő: Az eseményre való reagálás ideje. Esemény: A rendszerre hatással bíró input. Rendszeridő: sup(válaszidők)

13 Multiprocesszoros rendszer: Ugyanazon az algoritmuson több mikroprocesszor dolgozik egymással párhuzamosan Lazán csatolt rendszer Csatornákon folyik a kommunikáció, más-más operációsrendszer alattiak a mikroprocesszorok Szorosan csatolt rendszer Közös erőforrások (közvetlen kommunikáció pl. memórián keresztül), azonos operációsrendszer

14 Dinamikus: több azonos típusú µp Bonyolult terhelést elosztó szoftver, könnyű és olcsó javítás, közel egyforma terhelés Statikus: különböző µp-k Egyszerű terhelést elosztó szoftver, nehéz és drága javítás, különböző terhelés

15 Valósidejű program tervezése: A tervezési feladat a fogalmi modellből az implemetációs modell kialakítása Absztrakció lényeg-lényegtelen Dekompozíció részfeladatokká bontás Formalizálás leírás valamilyen módszerrel

16 Modellezés a modell helyességének ellenőrzése, általában Top-Down Implementálás megvalósítás, manapság általában Bottom-Up Validálás a specifikációnak való megfelelés ellenőrzése Validation: "Are we building the right product?", i.e., does the product do what the user really requires? Verification: "Are we building the product right?", i.e., does the product conform to the specifications?

17 Időkövetelmények: periodikus határidős időzített időkorlátos

18 Időzített feladatok (C): 1. Időkiírása analóg/digitális formában 2. Számkitalálós játék, közben mutatja az eltelt időt és a valós időt 3. 5 mp alatt scrollozz végig egy karaktert a képernyő első sorában 4. Kiír 4 mp-ként egy prímszámot 5. Kiírja két enter között az eltelt időt, s közben mutatja a valós időt

19 6. Szimuláljunk leeső tárgyat, a magasságot kérje be, közegellenállás nincs 7. Ferdehajítás szimulálása 8. 2 mp-ként mozgat egy karaktert véletlen irányban 9. Fraktál tenisz sebességének változtatása 10. Megméri a dupla egérkattintás sebességét 11. Egér kurzor mozgatása, pozíciójának és a sebességének kiírása

20 Ötletek: #include<stdio.h> #include<conio.h> #include<dos.h> void main(){ struct time ido; clrscr(); while(!kbhit()) { gettime(& ido); gotoxy(28,13); printf("az ido:%d:%d:%d:%d",ido.ti_hour, ido.ti_min,ido.ti_sec,ido.ti_hund); } }

21 #include <time.h> #include <stdio.h> #include <dos.h> #include <conio.h> void idokiir() { struct time ido; clrscr(); gettime(& ido); gotoxy(1,1); printf("az ido:%d:%d:%d:%d",ido.ti_hour, ido.ti_min,ido.ti_sec,ido.ti_hund); } void main(void)

22 { int kezd,ido; clock_t rido,uido; clrscr(); kezd=0; gotoxy(5,10); printf("enterre kezdődik a szamolás!"); while (!kbhit() kezd) { idokiir(); if (!kezd) { if (kbhit()) { rido=clock();

23 idokiir; kezd=1; getch(); } } else { ido=uido-rido; gotoxy(50,10); printf("%d",ido); } uido=clock(); }//while vége getch(); gotoxy(10,12);

24 } printf("a két enter között %d századmásodperc telt el",ido); getch();

25 Egérkezelés

26 Driver inicializáció Input: AX = 0000h Output: AX = Státusz 0000h nincs egér FFFFh van egér BX = gombok száma 0000h nem kettő és nem három 0002h kettő 0003h három

27 Egérkurzor megjelenítése Input: AX = 0001h Output: nincs

28 Gombok állapota, egér pozíciója Input: AX = 0003h Output: BX = gombok állapota, CX = oszlop, DX = sor Gombok állapota: 0.bit 1, ha a balgomb le van nyomva 1.bit 1, ha a jobbgomb le van nyomva 2.bit 1, ha a középsőgomb le van nyomva

29 Ötlet: #include <stdio.h> #include <conio.h> #include <dos.h> void main() { struct time t; int CX, DX; _setcursortype(_nocursor); // REGS regs; _AX=0; geninterrupt(0x33);

30 _AX=1; geninterrupt(0x33); while (!kbhit()) { // regs.x.ax=3; // int86(0x33,&regs,&regs); _AX=3; geninterrupt(0x33); DX=_DX; CX=_CX; gotoxy(1,1); printf("bx: %2d, CX: %6d, DX: %6d",_BX,CX /*regs.x.cx*/, DX); gettime(&t); printf(" %2d:%02d:%02d.%02d", t.ti_hour, t.ti_min, t.ti_sec, t.ti_hund);}}

31 Konkurens folyamatok kezelése m az erőforrások száma n a folyamatok száma a m n i,j az i. folyamat által lekötött j. erőforrás száma b m n i,j az i. folyamat által lekötni kívánt j. erőforrás száma c n j a j. típusú szabad erőforrás

32 A Modula-2 programozási nyelv

33 Előzmények 1975: Ötlet : Lilith számítógép alapszoftverek (oprendszer, fordító, szövegszerkesztő és egyéb programok Modula-2=Pascal+Modula Először jelenik meg az elrejtés elve:

34 Definíciós rész: Látható DEFINITION MODULE RealInOut ; (* Core library interface *) VAR Done : BOOLEAN ; PROCEDURE ReadReal ( VAR v : REAL ) ; PROCEDURE WriteReal ( v : REAL ; w : CARDINAL ) ; END RealInOut.

35 Implementációs rész: Nem látható (*$V-*) IMPLEMENTATION MODULE RealInOut ; (* Core library interface *) IMPORT IO,Str,InOut ; PROCEDURE ReadReal ( VAR v : REAL ) ; VAR s : ARRAY[0..80] OF CHAR; r,a : LONGREAL; BEGIN InOut.ReadString( s ); r := Str.StrToReal( s,done ); a := ABS( r ); Done := Done AND (a >= 1.2E-38 ) AND (a <= 3.4E38 ); v := REAL(r) ; END ReadReal;

36 PROCEDURE WriteReal ( v : REAL ; w : CARDINAL ) ; BEGIN IO.WrReal(v,MAX(CARDINAL),INTEGER(w)) ; Done := IO.OK ; END WriteReal ; BEGIN Done := TRUE ; END RealInOut. Gépfüggetlen módon lehet párhuzamosan programozni benne Napjainkban is fejlesztik, OOP, grafikus felület stb.

37 A TopSpeed M2, a Modula-2 egy fordítója Nem kell installálni Nem igényel nagy tárhelyet (tömörítve kb. 700kB, kibontva kevesebb, mint 2MB) Fapados (karakteres, nem triviális szövegszerkesztés, no tips) Mivel RTS, a többi programot lassíthatja erősen

38 Nyelvi elemek Azonosítók Betűvel kezdődő, 8 karakter szignifikáns, kis-nagybetű különböző A1, a1, a ,

39 Számok 1. Egészek -12, +12B, 1ABH, 0AH (a) Előjel nélküli SHORTCARD 8 CHAR 8 CARDINAL 16 LONGCARD 32

40 (b) Előjeles SHORTINT 8 INTEGER 16 LONGINT 32 MODULE Elso; FROM IO IMPORT WrInt,WrCard; VAR x:cardinal; y:integer; BEGIN x:=-1h; (*65535*) WrCard(x,15); y:=32768; (*-32768*) WrInt(y,10); END Elso.

41 2. Valósok , E-11 REAL 32 (+/-1.2E E+38) LONGREAL 64 (+/-2.3E E+308) MODULE Elso; FROM IO IMPORT WrInt; VAR x:real; y:longreal; BEGIN WrInt(SIZE(x),10); (*4*) WrInt(SIZE(y),10); (*8*) END Elso.

42 Logikai típus BOOLEAN=(FALSE, TRUE)

43 Karakter és sztring (A sztring karaktertömbként van jelen.) "ALMA", ALMA, "A", A, 100C MODULE Elso; FROM IO IMPORT WrChar,WrStr,WrLn; BEGIN WrChar("A"); WrChar( B ); WrChar(103C); WrChar(12C); WrChar(15C); WrStr("Alma"); WrLn; WrStr( Korte ); END Elso.

44 Operátorok + - * / DIV MOD = # <> < > <= >= & AND ~ NOT OR IN (*halmaz eleme-e*). (*rekordmező minősítő*)

45 Egyebek Megjegyzés: (*megjegyzés*) Az utasításokat ; választja el egymástól Konstans definiálása CONST konstans=15; x=2.12; szovegkonstans= Konstans szoveg ; Változók deklarálása VAR x:integer; a,b,c:cardinal;

46 Típus definíció TYPE tombtipus=array[1..10] OF INTEGER; felsorolttipus=(szerda, kedd, szombat); rekordtipus=record mezo1:cardinal; mezo2:array[1..5] OF CHAR; mezo3:napok; END; (*rekord definíció vége, nem a típusé!!*) reszintervallumtipus=[2..45]; halmaztipus=set OF CHAR; pointertipus=pointer TO CHAR; eljarastipus=procedure(integer;var CHAR):INTEGER; eloredefinialt_eljarastipus=proc;

47 Elemi utasítások 1. Értékadás := 2. Eljáráshívás eljarasnev(aktuális paraméterlista) 3. RETURN utasítás RETURN [kifejezés] befejezi az alprogramot, s esetleg értéket ad vissza, függvényben kötelező 4. EXIT utasítás EXIT kilép a ciklusból

48 Összetett utasítások 1. Utasítássorozat (szekvencia) utasitas; utasitas; utasitas; 2. Egyszerű szelekció IF kif THEN utasítássorozat {ELSEIF kif THEN utasítássorozat} [ELSE utasítássorozat] END Az első igaz kifejezésig vizsgál csak, ELSE akkor hajtódik végre, ha az összes kifejezés hamis.

49 3. Összetett szelekció CASE kifejezés OF alternatívák:utasítássorozat { alternatívák:utasítássorozat} [ELSE utasítássorozat] END Ahol az alternatívák: konstkif [.. konstkif]{,konstkif [.. konstkif]}

50 4. Elöltesztelő ciklus WHILE kifejezés DO utasítássorozat END 5. Hátultesztelő ciklus REPEAT utasítássorozat UNTIL kifejezés 6. Kötöttlépésszámú ciklus FOR cv:=kif TO kif [BY konstkif] DO utasítássorozat END 7. Rekord hatáskörét nyitó utasítás WITH rekordazonosító DO utasítássorozat END 8. Feltétel nélküli ciklus LOOP utasítássorozat END

51 Típuskonverzió és egyéb eljárások CARDINAL() I-->C INTEGER() C-->I FLOAT() C-->R TRUNC() R-->C ORD() I,C,CHAR-->C CHR() C-->CHAR ABS(x) CAP(c) ODD(x) DEC(x) INC(x) SIZE(t x) MAX(t x) MIN(t x) NEW(p) DISPOSE(p) HALT

52 Eljárások Lehet rekurzió PROCEDURE eljárásnév[([var]p:tipus{,[var] p:tipus})]; lokálisdeklarációk; BEGIN utasítássorozat; END eljárásnév;

53 Függvények Lehet rekurzió, összetett típust nem adhat vissza PROCEDURE fgvnév[([var]p:tipus{,[var] p:tipus})]:tipus; lokálisdeklarációk; BEGIN utasítássorozat; RETURN kif; END fgvnév;

54 Program szerkezete MODULE prgnév; {FROM modulnév IMPORT x,{x}}; [TYPE...] [VAR...] {alprogramok} BEGIN utasítássorozat; END prgnév.

55 Feladatok 1. Számok 1-től 10-ig 2. n-ig prímek 3. Háromszög szerkeszthetősége szám csökkenőbe rendezése 5. Lnko, lkkt

56 6. Folyamatokból folyamatok hívása 7. Folyamatok vezérlése 8. Szignállal kommunikáló folyamatok 9. Három független folyamat indítása, lock használata