RTOS के बारे में पूरी सच्चाई। अनुच्छेद # 8 न्यूक्लियस एसई: आंतरिक डिजाइन और परिनियोजन

यह लेख न्यूक्लियस एसई की समीक्षा जारी रखता है।

सेवाएं

न्यूक्लियस एसई एक उपकरण का एक सेट प्रदान करता है जिसकी किसी भी आरटीओएस से उम्मीद की जा सकती है।
सबसे पहले, न्यूक्लियस एसई में एक काफी सरल अनुसूचक शामिल है, हालांकि, उपलब्ध चार विकल्पों के लिए धन्यवाद, यह लचीलापन प्रदान करता है। शेड्यूलर रन टू कम्प्लीशन, राउंड रॉबिन, हिंडोला, टाइम स्लाइस और प्रायोरिटी एल्गोरिदम का समर्थन करता है।

न्यूक्लियस एसई एपीआई में लगभग 50 यूटिलिटी कॉल शामिल हैं जो डेवलपर्स को टास्क मैनेजमेंट, मेमोरी सेक्शन, सिग्नल, ईवेंट फ्लैग ग्रुप, सेमाफोर, मेलबॉक्स, कतार, पाइपलाइन, सिस्टम टाइम, एप्लिकेशन टाइमर्स और डायग्नोस्टिक्स तक पहुंच प्रदान करते हैं।

सरल कार्य निर्धारण के अलावा, न्यूक्लियस एसई (वैकल्पिक) कार्य ठहराव का समर्थन करता है। यह फ़ंक्शन "साफ" हो सकता है (उदाहरण के लिए, स्पष्ट रूप से सेट निलंबन सेवा API कॉल के परिणामस्वरूप), यह एक "स्लीप" फ़ंक्शन (जब किसी कार्य को एक निश्चित अवधि के लिए निलंबित किया जाता है) हो सकता है, या यह किसी अन्य एपीआई कॉल का परिणाम हो सकता है जिसमें कार्य अवरुद्ध है (तथाकथित "सशर्त" निलंबन), कर्नेल संसाधन तक पहुंचने की प्रतीक्षा कर रहा है। न्यूक्लियस आरटीओएस के विपरीत, एपीआई कॉल को ब्लॉक करते समय न्यूक्लियस एसई टाइमआउट का समर्थन नहीं करता है।

प्रस्तुत तंत्र की विविधता आपको अंतर-कार्य सिंक्रनाइज़ेशन और संचार के साधनों के पदानुक्रम से चुनने की अनुमति देती है: सेमाफोर्स से लेकर सिग्नल, इवेंट फ्लैग, मेलबॉक्स और कतार / पाइपलाइन।

श्रृंखला में पिछले लेख:
अनुच्छेद # 7 न्यूक्लियस एसई: परिचय
अनुच्छेद # 6 अन्य RTOS सेवाएं
अनुच्छेद # ५ कार्य सहभागिता और सिंक्रनाइज़ेशन
अनुच्छेद # 4 कार्य, संदर्भ स्विचिंग, और व्यवधान
अनुच्छेद # ३ कार्य और योजना
अनुच्छेद # 2 आरटीओएस: संरचना और वास्तविक समय मोड
अनुच्छेद # 1। आरटीओएस: परिचय।

मापदंडों का सत्यापन

NUSE_API_PARAMETER_CHECKING कॉन्फ़िगरेशन चुनते समय, सभी API फ़ंक्शंस में वेरिफाइंग मापदंडों के लिए कोड शामिल होता है: नल पॉइंटर्स, ऑब्जेक्ट इंडेक्स, आदि की जाँच करना क्योंकि यह अतिरिक्त कोड है जिसे अतिरिक्त मेमोरी की आवश्यकता होती है, इसलिए डिबगिंग के दौरान इस फ़ंक्शन को सक्षम करना बुद्धिमान होगा, लेकिन इसे रिलीज़ असेंबली में बंद कर दें।

विन्यास

न्यूक्लियस एसई में एक लचीली संरचना होती है, जो हमें दो सकारात्मक बिंदु देती है। एक ओर, कर्नेल में एक महीन-महीन विन्यास हो सकता है जो उपलब्ध कार्यक्षमता के सरल विन्यास और मेमोरी उपयोग के सरल प्रबंधन के कारण किसी विशेष अनुप्रयोग के कार्यों को संतुष्ट करता है। दूसरी ओर, न्यूक्लियस एसई कोड दोनों टूल्स के बीच और प्रोसेसर के बीच आसानी से पोर्टेबल है।

नामकरण सम्मेलन

चूंकि न्यूक्लियस एसई विकसित करते समय स्पष्टता और समझने में आसानी महत्वपूर्ण थी, इसलिए नामकरण सम्मेलनों को सावधानीपूर्वक सोचा गया था। कोड में प्रत्येक वर्ण NUSE_ के साथ उपसर्ग किया गया है। सब कुछ जो इस उपसर्ग का पालन करता है वह सरल नियमों के एक सेट का पालन करता है।

एपीआई कॉल

न्यूक्लियस एसई में प्रत्येक एपीआई कॉल फ़ंक्शन NUSE_ से शुरू होता है , जो लगभग हमेशा एक ऑब्जेक्ट प्रकार द्वारा पीछा किया जाता है, इसके बाद मिश्रित-केस ऑपरेशन, अंडरस्कोर द्वारा अलग किया जाता है। एक उदाहरण NUSE_Queue_Send () फ़ंक्शन है, जो संदेशों को कतारबद्ध करता है।

अन्य कार्य और चर

न्यूक्लियस एसई कोड में बाकी फ़ंक्शन और (वैश्विक) चर भी NUSE_ उपसर्ग का उपयोग करते हैं, लेकिन बाकी के नाम में हमेशा "संरचना" नहीं होती है। यह औसत कर्नेल उपयोगकर्ता के लिए महत्वहीन है, क्योंकि उसके पास पर्याप्त एपीआई कार्य होंगे।

विन्यास प्रतीक

चूंकि न्यूक्लियस एसई #define वर्णों के साथ कॉन्फ़िगर किया गया है, इसलिए वे नामकरण सम्मेलनों का भी पालन करते हैं। वे केवल ऊपरी मामले में लिखे गए हैं। एपीआई कॉल के सक्रियकर्ताओं के नाम फ़ंक्शन के नाम के समान हैं और ऊपरी मामले में भी लिखे गए हैं, उदाहरण के लिए, NUSE_QUEUE_SEND।

अन्य #define वर्ण

किसी भी अन्य #define वर्ण (उदाहरण के लिए, एपीआई कॉल पैरामीटर और रिटर्न स्टेटस वैल्यू) जो कि एप्लिकेशन कोड द्वारा उपयोग किए जा सकते हैं, समान नियमों का पालन करते हैं, वे NUSE_ से शुरू होते हैं और ऊपरी मामले में लिखे जाते हैं। उदाहरण के लिए, NUSE_SUCCESS।

डेटा संरचनाएं

सभी RTOS में डेटा स्ट्रक्चर्स का एक सेट होता है जो कर्नेल ऑब्जेक्ट्स का वर्णन करता है। ज्यादातर कार्यान्वयन में, वे सी में डेटा संरचनाएं हैं जो लिंक की गई सूचियों को बनाते हैं, अक्सर द्विदिश और यहां तक ​​कि परिपत्र संचार के साथ। यह तर्कसंगत है, क्योंकि महत्वपूर्ण डेटा आसानी से समझाया जाता है, और सूची आइटम को जोड़ा या हटा दिया जा सकता है क्योंकि ऑब्जेक्ट बनाए और हटाए जाते हैं।

न्यूक्लियस एसई में, सभी ऑब्जेक्ट स्थिर होते हैं, इसलिए इन वस्तुओं के सभी डेटा संरचनाओं को एक साधारण सूची में व्यवस्थित करना स्पष्ट समाधान था। यह आगे और रिवर्स पॉइंटर्स की मात्रा और जटिलता को कम करता है। हालांकि, मैंने सिस्टम के अनुकूलन को मजबूत करने का फैसला किया और संरचनाओं का उपयोग करने से इनकार कर दिया। न्यूक्लियस एसई में, कर्नेल ऑब्जेक्ट के सभी डेटा को विभिन्न प्रकारों के कई सरल सरणियों (जिन्हें टेबल भी कहा जाता है) द्वारा दर्शाया जाता है, प्रत्येक प्रकार की वस्तु के लिए एक या अधिक। इस निर्णय के पक्ष में कई तर्क हैं:

• न्यूक्लियस एसई को 8-बिट संरचनाओं के साथ संगतता के साथ डिजाइन किया गया था। अधिकांश छोटे सीपीयू में सी कंपाइलर में डेटा संरचनाओं को लागू करने के लिए इष्टतम उपकरण नहीं होते हैं। सरल सरणियाँ बहुत अधिक कुशल हैं।
• चूंकि प्रत्येक प्रकार की वस्तुओं की अधिकतम अनुमत संख्या 16 है, और प्रत्येक सरणी के तत्वों को एक्सेस करने के लिए चार बिट्स की आवश्यकता होती है, अक्सर एक बाइट का उपयोग किया जाता है। यह एक पते की तुलना में अधिक कुशल है, जो आमतौर पर 16 या 32 बिट्स लेता है।
• स्थायी ऑब्जेक्ट डेटा को रोम में संग्रहीत किया जाना चाहिए और रैम में कॉपी नहीं किया जाना चाहिए। चूंकि संरचना को रोम और रैम (पारंपरिक पोर्टेबल सी में) के बीच विभाजित नहीं किया जा सकता है, प्रत्येक प्रकार की वस्तु में दो संरचनाएं हो सकती हैं, जो अत्यधिक जटिल है। न्यूक्लियस एसई में, ऑब्जेक्ट विवरण तालिकाओं को आवश्यकतानुसार रॉम और रैम दोनों में पाया जा सकता है।
• नाभिक एसई ("अल्ट्रा-हाई स्केलेबिलिटी") के उच्च विन्यास के कारण, चयनित ऑब्जेक्ट्स के आधार पर, कुछ ऑब्जेक्ट विवरण डेटा वैकल्पिक हो सकते हैं। यह सशर्त संकलन का व्यापक उपयोग करता है। अंतर्निहित सशर्त संकलन निर्देशों के साथ एक संरचनात्मक परिभाषा को समझना बहुत मुश्किल है। इस पद्धति का उपयोग करके व्यक्तिगत सरणियों के तात्कालिकता को नियंत्रित करना, बदले में, समझने में काफी आसान है।

सभी ऑब्जेक्ट डेटा टेबल ऊपर उल्लिखित पदानुक्रमित नामकरण सम्मेलन के अधीन हैं। इस प्रकार, यह समझना काफी आसान है कि कौन सी तालिका तार्किक रूप से संबंधित हैं।

न्यूक्लियस आरटीओएस से महत्वपूर्ण अंतर

हालांकि न्यूक्लियस एसई को न्यूक्लियस आरटीओएस के साथ उच्च संगतता के साथ डिजाइन किया गया था, लेकिन कुछ छोटे और बड़े अंतरों से बचा नहीं जा सकता था। उन्हें प्रासंगिक लेखों में विस्तार से वर्णित किया जाएगा, और एक संक्षिप्त विवरण नीचे दिया गया है।

ऑब्जेक्ट डेटा

न्यूक्लियस आरटीओएस में अनुरोध पर ऑब्जेक्ट बनाए और हटाए जाते हैं। न्यूक्लियस एसई में, सभी वस्तुओं को सांख्यिकीय रूप से बनाया जाता है और विधानसभा के दौरान निर्धारित किया जाता है।

वस्तुओं की संख्या

न्यूक्लियस आरटीओएस प्रत्येक प्रकार की वस्तुओं की अनिश्चित संख्या का समर्थन करता है। न्यूक्लियस एसई प्रत्येक प्रकार की अधिकतम सोलह वस्तुओं का समर्थन करता है।

वस्तु नाम

न्यूक्लियस आरटीओएस आपको कुछ प्रकार की वस्तुओं को टेक्स्ट प्रकार असाइन करने की अनुमति देता है जो डीबगिंग के लिए उपयोग किया जा सकता है। न्यूक्लियस एसई में यह सुविधा नहीं है।

कार्य ताला तंत्र

न्यूक्लियस एसई में एपीआई कॉल के साथ कार्यों को अवरुद्ध करने का तंत्र बहुत सरल है। जब कोई संसाधन जारी किया जाता है, तो सभी लंबित कार्यों को फिर से शुरू किया जाता है और संसाधनों के लिए एक-दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा (कार्य अनुसूचक का उपयोग करके) की जाती है। हारने वाले कार्य फिर से निलंबित (अवरुद्ध) हैं। न्यूक्लियस आरटीओएस में, तंत्र अधिक जटिल है, केवल महत्वपूर्ण कार्य इसमें जारी हैं, जो अधिक प्रभावी है।

एपीआई कॉल टाइमआउट

अवरुद्ध एपीआई को कॉल करते समय, न्यूक्लियस आरटीओएस डेवलपर को एक टाइमआउट अवधि निर्दिष्ट करने की अनुमति देता है जिसके बाद संसाधन जारी न होने पर भी कॉल फिर से शुरू हो जाएगी। न्यूक्लियस एसई में यह सुविधा नहीं है।

कार्य शेड्यूलिंग

न्यूक्लियस आरटीओएस शेड्यूलर लचीला, कुशल और अच्छी तरह से परिभाषित है। न्यूक्लियस एसई शेड्यूलर्स का एक सेट प्रदान करता है, जिनमें से प्रत्येक समर्थित कार्यों की कम संख्या के लिए सरल और प्रभावी है: 1 से 16 तक।

कार्य प्राथमिकताएँ

न्यूक्लियस आरटीओएस का उपयोग करने वाली प्रणाली में कई कार्यों की एक मनमानी संख्या हो सकती है जिन्हें 256 प्राथमिकता स्तरों में से एक सौंपा जा सकता है, जबकि कई कार्यों में एक प्राथमिकता स्तर हो सकता है। टास्क प्राथमिकता स्तर भी रन टाइम पर बदल सकते हैं। न्यूक्लियस एसई में, यदि एक प्राथमिकता अनुसूचक को चुना जाता है, तो प्रत्येक कार्य में एक अद्वितीय प्राथमिकता स्तर होना चाहिए जिसे गतिशील रूप से नहीं बदला जा सकता है। प्रति कार्य केवल एक प्राथमिकता स्तर हो सकता है।

बाधा से निपटने

न्यूक्लियस आरटीओएस एक द्वि-स्तरीय इंटरप्ट हैंडलर के परिष्कृत आर्किटेक्चर का समर्थन करता है जो कुशल इंटरप्ट हैंडलर और कर्नेल सेवाओं को इंटरऑपरेबिलिटी में सक्षम बनाता है। न्यूक्लियस एसई एक समान दृष्टिकोण का उपयोग करता है जो सरल गैर-कर्नेल बाधा हैंडलर (अप्रबंधित व्यवधान) और पूरी तरह से संदर्भ-जागरूक व्यवधान हैंडलर का समर्थन करता है जो एपीआई कॉल (प्रबंधित व्यवधान) का उपयोग कर सकते हैं।

डिवाइस ड्राइवर

न्यूक्लियस आरटीओएस में एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया डिवाइस ड्राइवर आर्किटेक्चर है। न्यूक्लियस एसई के पास ऐसा कोई आर्किटेक्चर नहीं है, जो डेवलपर को कार्यों और इंटरप्ट हैंडलर कोड के बीच डिवाइस नियंत्रण को वितरित करने के कार्य के साथ छोड़ देता है।

न्यूक्लियस एसई का वितरण

न्यूक्लियस एसई स्रोत कोड प्रकाशित किए जाएंगे क्योंकि लेखों की यह श्रृंखला विकसित होती है। उपलब्ध फाइलें ईमेल द्वारा अनुरोध पर उपलब्ध होंगी। लेखों की श्रृंखला के अंत में, सभी प्रकाशित फ़ाइलों को डाउनलोड करने के लिए एक भंडार बनाया जाएगा।