RTOS के बारे में पूरी सच्चाई। अनुच्छेद # 27 सिस्टम का समय

आरटीओएस के संदर्भ में समय की अवधारणा को पिछले लेखों में से एक में आरटीओएस में उपलब्ध समय-संबंधित कार्यों के विचार के साथ पेश किया गया था।

टिक टाइमर

सभी समय संबंधित कार्यों को एक हार्डवेयर घड़ी द्वारा नियंत्रित किया जाता है। यह एक साधारण थरथरानवाला है जो नियमित अंतराल पर व्यवधान अनुरोध उत्पन्न करता है। आवेदन कार्यक्रमों के लिए समझ बनाने के लिए घड़ी की संख्या के लिए, जनरेटर की आवृत्ति ज्ञात होनी चाहिए।

टाइमर इंटरप्ट हैंडलिंग

हार्डवेयर टाइमर द्वारा उत्पन्न रुकावटों को एक निश्चित तरीके से इंटरप्ट हैंडलर (इंटरप्ट सर्विस रूटीन, आईएसआर) में सेवित किया जाना चाहिए, जो सभी संबंधित आरटीओएस कार्यों को लागू करता है। न्यूक्लियस एसई में टाइमर इंटरप्ट हैंडलर का विवरण निम्नलिखित लेखों में से एक में चर्चा की जाएगी।

समय से संबंधित कार्य

न्यूक्लियस आरटीओएस और न्यूक्लियस एसई में कई समय से संबंधित तंत्र होते हैं:

• सिस्टम टिक क्लॉक (टिक क्लॉक) : एक साधारण काउंटर जो कि टाइमर इंटरप्ट हैंडलर का उपयोग करके बढ़ाया जाता है। न्यूक्लियस आरटीओएस और न्यूक्लियस एसई दोनों में 32-बिट काउंटर है, और कार्यों में इसके मूल्य को पढ़ने और लिखने के लिए तंत्र हैं। न्यूक्लियस एसई में, एक घड़ी टाइमर वैकल्पिक है।
• अनुप्रयोग टाइमर : न्यूक्लियस आरटीओएस और न्यूक्लियस एसई दोनों टाइमर ऑब्जेक्ट्स का समर्थन करते हैं। न्यूक्लियस एसई में उनके उपयोग और कार्यान्वयन पर अगले लेख में अधिक विस्तार से चर्चा की जाएगी।
• टाइम स्लाइस शेड्यूलिंग : न्यूक्लियस आरटीओएस में, समान प्राथमिकता वाले कार्यों को राउंड-रॉबिन एल्गोरिथ्म का उपयोग करके परोसा जाता है, लेकिन आप टाइम स्लाइसिंग का भी उपयोग कर सकते हैं। न्यूक्लियस एसई में, एक समय टुकड़ा करने की क्रिया अनुसूचक वैकल्पिक है; पिछले लेखों ( टीएस अनुसूचक का एक सामान्य दृश्य (टाइम स्लाइस) और न्यूक्लियस एसई में टीएस ) पर विस्तार से चर्चा की गई है।
• एक कार्य स्थगित करें (कार्य नींद) : एक कार्य समय की एक निश्चित अवधि के लिए खुद को ("सो जाते हैं") रोक सकता है। इस तंत्र को पहले से ही विस्तार से वर्णित किया गया है।
• एपीआई कॉल टाइमआउट : न्यूक्लियस आरटीओएस और न्यूक्लियस एसई दोनों में, कुछ एपीआई कॉल आपको एक संसाधन उपलब्ध होने की प्रतीक्षा करते हुए एक कार्य को रोकने की अनुमति देते हैं। ठहराव अपरिभाषित हो सकता है, या, न्यूक्लियस आरटीओएस के मामले में, एक वैकल्पिक टाइमआउट अवधि (प्रतीक्षा अवधि) इंगित की जा सकती है। न्यूक्लियस एसई एपीआई कॉल टाइमआउट का समर्थन नहीं करता है।

शुद्धता

और अब यह सिस्टम टाइमर की सटीकता के बारे में संक्षेप में बता रहा है।

समय कार्यों की सटीकता सीधे घड़ी जनरेटर की आवृत्ति पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, यदि दालें प्रत्येक 10 मिलीसेकंड तक पहुंचती हैं, और आवेदन कार्य में 100 मिलीसेकेंड की देरी की आवश्यकता होती है, तो जाहिर है कि इसे 10 दालें चाहिए। हालांकि, यह ज्ञात नहीं है कि पिछले आवेग को कब प्राप्त किया गया था: यह सिर्फ या लगभग 10 मिलीसेकंड पहले हो सकता था। इसलिए, 100 मिलीसेकंड की देरी 110 मिलीसेकंड तक हो सकती है।

इस समस्या को हल करने का एक स्पष्ट तरीका जनरेटर की आवृत्ति को बढ़ाना है। यदि दालें 1 मिलीसेकंड के अंतराल पर चलती हैं, तो 100 मिलीसेकंड की देरी कभी भी सौ और एक मिलीसेकंड से अधिक नहीं होगी। इस समाधान का नुकसान यह है कि टाइमर इंटरप्ट हैंडलर 10 गुना अधिक प्रोसेसर समय लेगा, जो अत्यधिक होगा। सिस्टम डिजाइनर को टाइमर की आवश्यक सटीकता और उपलब्ध प्रोसेसर शक्ति के बीच एक संतुलन खोजना होगा।

सिस्टम समय सेटिंग

अधिकांश न्यूक्लियस एसई ऑब्जेक्ट्स के साथ, सिस्टम टाइम सेटिंग्स nuse_config.h फ़ाइल में #define निर्देशों द्वारा नियंत्रित अधिकांश भाग के लिए हैं। मुख्य पैरामीटर NUSE_SYSTEM_TIME_SUPPORT है , जो सिस्टम समय समर्थन तंत्र को सक्रिय करता है। आपको ऑब्जेक्ट की संख्या निर्दिष्ट करने की आवश्यकता नहीं है: सिस्टम समय या तो सक्रिय है या नहीं।

नॉनज़ेरो वैल्यू का चुनाव सिस्टम समय का मुख्य सक्रियकर्ता है। इस पैरामीटर का उपयोग डेटा संरचनाओं को परिभाषित करते समय किया जाता है, जिस पर बाद में इस लेख में विस्तार से चर्चा की जाएगी। इसके अलावा, एक नॉनजरो मान एपीआई सेटिंग्स को सक्रिय करता है।

एपीआई सक्रियण

न्यूक्लियस एसई में प्रत्येक एपीआई फ़ंक्शन (उपयोगिता कॉल) में nuse_config.h फ़ाइल में #define निर्देश है। सिस्टम समय के लिए, ये प्रतीक हैं:
NUSE_CLOCK_SET
NUSE_CLOCK_RETRIEVE

डिफ़ॉल्ट रूप से, वे FALSE पर सेट होते हैं, इसलिए सभी सेवा कॉल अक्षम हो जाती हैं, कोड के समावेश को अवरुद्ध करता है जो उन्हें लागू करता है। एप्लिकेशन में सिस्टम समय को कॉन्फ़िगर करने के लिए, आपको आवश्यक एपीआई सेवा कॉल का चयन करना होगा और उन्हें TRUE पर सेट करना होगा।

निम्नलिखित डिफ़ॉल्ट nuse_config.h फ़ाइल से कोड का एक स्निपेट है।

#define NUSE_SYSTEM_TIME_SUPPORT FALSE /*    */ #define NUSE_CLOCK_SET FALSE /*   */ #define NUSE_CLOCK_RETRIEVE FALSE /*    */ 

यदि आप सिस्टम टाइम एक्टिवेटर को बंद करने के लिए सिस्टम टाइम API सर्विस कॉल का उपयोग करने का प्रयास करते हैं, तो संकलन त्रुटि उत्पन्न होगी। यदि आपका कोड API कॉल का उपयोग करता है जिसे सक्रिय नहीं किया गया है, तो एक लेआउट त्रुटि उत्पन्न होगी क्योंकि कार्यान्वयन कोड को एप्लिकेशन में शामिल नहीं किया गया था।

सिस्टम समय उपयोगिता कॉल

न्यूक्लियस आरटीओएस दो उपयोगिता कॉल का समर्थन करता है जो सिस्टम समय से संबंधित हैं और निम्नलिखित कार्यक्षमता प्रदान करते हैं:

• सिस्टम समय का मान सेट करना। न्यूक्लियस एसई NUSE_Clock_Set () फ़ंक्शन में कार्यान्वित किया जाता है।
• सिस्टम समय का मूल्य प्राप्त करना। न्यूक्लियस एसई NUSE_Clock_Retrieve () फ़ंक्शन में कार्यान्वित किया जाता है।

अधिक विस्तार से इनमें से प्रत्येक कॉल के कार्यान्वयन पर विचार करें।

सिस्टम समय पर सेट और प्राप्त करने के लिए सेवा कॉल

सिस्टम समय के साथ, आप केवल दिए गए मान पर सेटिंग और वर्तमान मान प्राप्त करने का संचालन कर सकते हैं। न्यूक्लियस आरटीओएस और न्यूक्लियस एसई इन ऑपरेशनों को लागू करने के लिए दो बुनियादी एपीआई कॉल प्रदान करते हैं।

सिस्टम टाइम वैल्यू की व्याख्या आवेदन पर निर्भर करती है, क्योंकि यह अनिवार्य रूप से "क्लॉक साइकिल" की संख्या का एक काउंटर है जो काउंटर के अंतिम रीसेट के बाद से हुआ है। इस जानकारी का उपयोग करने के लिए, जनरेटर की आवृत्ति ज्ञात होनी चाहिए।

समय सेटिंग

कोई भी कार्य इस एपीआई फ़ंक्शन को कॉल करके सिस्टम समय निर्धारित कर सकता है।

न्यूक्लियस आरटीओएस में सिस्टम समय निर्धारित करने के लिए कॉल करें

सेवा कॉल प्रोटोटाइप:
VOID NU_Set_Clock (UNSIGNED new_value);

विकल्प:
new_value - सिस्टम समय को सौंपा जाने वाला मान

वापसी मूल्य: कोई नहीं।

न्यूक्लियस एसई में सिस्टम समय निर्धारित करने के लिए कॉल करें
यह एपीआई कॉल न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई की मुख्य कार्यक्षमता का समर्थन करता है।

सेवा कॉल प्रोटोटाइप:
शून्य NUSE_Clock_Set (U32 new_value);

विकल्प:
new_value - सिस्टम समय को सौंपा जाने वाला मान

वापसी मूल्य: कोई नहीं

न्यूक्लियस एसई में समय सेटिंग का कार्यान्वयन
कोड बहुत सरल है। महत्वपूर्ण खंड के अंदर आपूर्ति मूल्य NUSE_Tick_Clock को लिखा गया है।

सिस्टम का समय मिल रहा है

कोई कार्य इस API फ़ंक्शन का उपयोग करके सिस्टम समय मान प्राप्त कर सकता है।

न्यूक्लियस आरटीओएस में सिस्टम समय प्राप्त करने के लिए कॉल करें

सेवा कॉल प्रोटोटाइप:
UNSIGNED NU_Retrieve_Clock (VOID);

पैरामीटर: कोई नहीं

वापसी मूल्य: सिस्टम समय का वर्तमान मूल्य

न्यूक्लियस एसई में सिस्टम का समय प्राप्त करने के लिए कॉल करना
सेवा कॉल प्रोटोटाइप:
U32 NUSE_Clock_Retrieve (शून्य);

पैरामीटर: कोई नहीं

वापसी मूल्य: सिस्टम समय का वर्तमान मूल्य

न्यूक्लियस एसई में समय अधिग्रहण का कार्यान्वयन
कोड बहुत सरल है। फ़ंक्शन महत्वपूर्ण अनुभाग में प्राप्त NUSE_Tick_Clock मान लौटाता है।

डेटा संरचनाएं

सिस्टम समय एक डेटा संरचना (रैम में स्थित) का उपयोग करता है, जो एक 32-बिट शब्द है।

मैं दृढ़ता से सलाह देता हूं कि एप्लिकेशन कोड इस डेटा संरचना तक सीधी पहुंच का उपयोग नहीं करता है, लेकिन इसे दिए गए एपीआई फ़ंक्शन के माध्यम से एक्सेस करता है। यह न्यूक्लियस एसई के भविष्य के संस्करणों और अवांछित दुष्प्रभावों के साथ असंगति से बचाएगा, साथ ही न्यूक्लियर आरटीओएस के लिए पोर्टिंग एप्लिकेशन को सरल करेगा। सर्विस कॉल कोड और डीबगिंग की समझ को आसान बनाने के लिए डेटा संरचनाओं का विवरण नीचे दिया गया है।

रैम डेटा

डेटा संरचना:
NUSE_Tick_Clock - प्रकार U32 का एक चर, जो सिस्टम समय के घड़ी काउंटर को संग्रहीत करता है।

यह डेटा संरचना NUSE_Init_Task () फ़ंक्शन द्वारा शून्य से प्रारंभ की जाती है जब न्यूक्लियस एसई शुरू होता है। निम्न लेखों में से एक न्यूक्लियस एसई स्टार्टअप प्रक्रियाओं का पूरा विवरण प्रदान करेगा।

ROM डेटा

रोम में सिस्टम समय से जुड़ी कोई डेटा संरचना नहीं हैं।

सिस्टम समय के लिए स्मृति की मात्रा

अन्य सभी न्यूक्लियस एसई वस्तुओं की तरह, सिस्टम समय के लिए आवश्यक मेमोरी की मात्रा अनुमानित है।

ROM में मेमोरी की मात्रा 0 है।

RAM में (बाइट्स में) मेमोरी की मात्रा हमेशा 4 होती है।

अवास्तविक एपीआई कॉल

सभी सिस्टम-टाइम न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई सर्विस कॉल्स में न्यूक्लियस एसई के बराबर होता है।

नाभिक प्लस के साथ संगत

अन्य सभी न्यूक्लियस एसई वस्तुओं के साथ, मेरा लक्ष्य न्यूक्लियस आरटीओएस के साथ आवेदन कोड की उच्चतम संभव संगतता सुनिश्चित करना था। सिस्टम का समय कोई अपवाद नहीं है और, उपयोगकर्ता के दृष्टिकोण से, इसे न्यूक्लियस आरटीओएस के समान ही लागू किया जाता है। न्यूक्लियस आरटीओएस एपीआई कॉल को सीधे न्यूक्लियस एसई में पोर्ट किया जा सकता है।

निम्नलिखित लेख में हम सॉफ्टवेयर टाइमर पर विचार करेंगे।