Deos RTOS

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 06:29, 22 января 2018.
Open book.svg Авторство
В. М. Виноградова
Согласовано: 22 января 2018 года
Deos RTOS
Deosll.jpg
Разработчик DDC-I
Линейка ОС RTOS
Состояние разработки Поддерживается
Целевой маркетинг Безопасность критически важных встраиваемых систем
Платформы x86, PowerPC, ARM и MIPS одно- и много-ядерные процессоры
Официальный веб-сайт ddci.com

Deos RTOS - это временная и пространственная секционированная операционная система реального времени (RTOS), впервые сертифицированная на уровень DO-178B в 1998 году. Deos содержит несколько запатентованных архитектурных функций, включая усовершенствования для использования процессора, повторного использования бинарного программного обеспечения и безопасного планирования многоядерных процессоров процессоры. Пользователи Deos могут добавлять дополнительные модули личности ARINC 653, разработанные с учетом различных потребностей приложений. Deos поддерживает процессоры ARM, MIPS, PowerPC и x86. Он был включен в качестве одного из 100 электронных продуктов Hot 100 от EDNmagazine.[Источник 1]

DEOS предоставляет программное обеспечение авионики для множества критически важных функций , таких как: авиационных данных, инерциальных эталонных единиц данных об авиации, просмотр видеоэкранов в кабине экипажа, дисплеев и пилотажной аппаратуры, электронных сумм для полетов, улучшенного предупреждения о приближении к земле, управления полетом, системы управления полетом, системы технического обслуживания, системы распределения электроэнергии, радиосистемы, метеорологических радиолокаторов, управление двигателем и многое другое.

Deos полнофункциональный и сертифицированный по уровню обеспечения проектирования A-D-178 (DAL A), и в нем рассматриваются вопросы высокой надежности и официальной сертификатоспособности для авионики и критически важных приложений для обеспечения безопасности. Deos был построен с нуля с планами и процедурами, созданными для руководства DO-178, начиная с требований его первой строки кода. Фактически, Deos - это единственная сертифицированная временем и пространством секционированная RTOS-система COTS, которая была создана с использованием RTCA DO-178, процессов уровня А с самого первого дня разработки продукта. Deos поддерживает многоядерные процессоры и предлагает несколько уникальных фундаментальных и запатентованных архитектурных преимуществ по сравнению с другими конкурирующими системами RTOS. Результатом является наилучшая производительность, наименьший риск, самый простой в сертификации, а также наименее затратные по времени и пространству секционированные RTOS COTS для авиационной бортовой авионики и критически важных приложений для обеспечения безопасности на современном рынке.[Источник 2]

Deos поддерживает популярные стандарты авионики и другие функции, позволяющие пользователям настраивать свою среду Deos путем выбора из множества дополнительных модулей:

  • Спецификация ARINC 653 часть 1;
  • Спецификация ARINC 653, часть 4;
  • Подмножество POSIX 1003.1, нацеленное на профиль базы безопасности FACE;
  • CFFS (сертифицируемая файловая система);
  • ARINC-615 Target Data Loader;
  • ARINC-664 Data Bus;
  • AFDX.

О компании

DDC-I, Inc. - частная компания, предоставляющая программное обеспечение для разработки операционных систем реального времени, средств разработки программного обеспечения и программных услуг для критически важных приложений для безопасности, размещенных в Фениксе, штат Аризона. Она была создана в 1985 году как датская фирма DDC International A / S (также известная как DDC-I A / S), коммерческий продукт Dansk Datamatik Center, датской научно-исследовательской организации по разработке программного обеспечения в 1980-х годах. Американская дочерняя компания была создана в 1986 году. На протяжении многих лет фирма специализировалась на языковых компиляторах для языка программирования Ada. В 2003 году датский офис был закрыт, и все операции были перенесены в место расположения Феникса.

Преимущества DEOS

  • Надежность и полевые испытания
    • Сертифицирован по DO-178, уровень обеспечения проектирования (DAL) A с 1998 года;
    • Полеты на сотнях авиационных систем по всему миру.
  • Лучшие в своем классе характеристики и технические преимущества
    • Планирование монотонных расписаний (RMS), ARINC653 и POSIX с запатентованным временным планированием позволяет полностью использовать процессор;
    • Технология SafeMC ™ (включая запатентованное разделение кэш-памяти и безопасное планирование) позволяет использовать критичные для безопасности многоядерные приложения;
    • Независимость от сертификации компилятора позволяет использовать современные компиляторы с оптимизацией и встраиванием 'on'
    • Быстрое переключение контекста доступно в любое время и в пространстве. COTS RTOS
    • Расширенный набор функций обеспечивает легкий запуск и снижение риска / затрат на сертификацию
    • Разработан с использованием аппаратных средств COTS и эталонных реек;
    • Отраслевой стандарт Ethernet и TCP / IP для разработки и использования в полете (поддерживает как разделенные стеки TCP / IP, так и многопоточность);
    • Уровни абстракции значительно улучшают процесс создания и сертификации BSP;
    • Сертификация на двоичном уровне снижает риск сертификации, время и усилия.
  • Спецификация ARINC 653 часть 1 (дополнительный модуль)
    • Обеспечивает стандартные интерфейсы авионики для повышения портативности и позволяет разработчикам использовать преимущества расширенных функций Deos.
  • Спецификация ARINC 653, часть 4 (дополнительный модуль)===
    • Обеспечивает упрощенное подмножество стандартных интерфейсов авионики для менее сложных систем и дополнительных функций Deos.
  • Подмножество POSIX (дополнительный модуль)===
    • Подмножество POSIX, необходимое для поддержки профиля базы безопасности FACE;
    • Обеспечивает переносимость приложений с открытым исходным кодом, работающих в разделах Deos.
  • Инструмент двоичного покрытия устраняет пробелы между источниками, оставленные позади MCDC
  • Двоичная модульность обеспечивает «Plug-and-Play» для системного проектирования и интеграции
  • Инструменты настройки XML и средства верификации Создание настраиваемых профилей конфигурации
  • Руководства пользователя Направляйте интеграцию, использование, тестирование и проверку двоичных модулей Deos
    • Инфраструктура ввода-вывода (IOI) обеспечивает преобразование данных и обработку ввода-вывода (например, в очереди, доски, FIFO и т. Д.), Уменьшая код приложения
    • Сеть - AFDX, UDP и TCP / IP
  • Минимальная стоимость владения
    • Прогрессивные, ведущие в отрасли модели оценки лицензий на продукт
    • Расходы на создание и сертификацию Deos BSP составляют часть любого другого сертифицируемого времени и пространства COTS RTOS.
    • Уникальная гибридная архитектура Deos позволяет нашим клиентам легко разрабатывать приложения ARINC 653 для Deos или переносить существующие приложения ARINC 653 на Deos.
    • Открытая и конкурентоспособная модель услуг DDC-I позволяет клиентам и третьим лицам создавать свои собственные Deos BSP, драйверы и другие компоненты Deos.
    • Переносимость - двоичные сертификационные объекты способствуют повторному использованию плагинов и игр с минимальными усилиями по сертификации.
    • Высокоуровневые средства ОС позволяют приложениям мигрировать с минимальными изменениями (например, IOI разрешает различные типы интерфейсов ввода-вывода).
    • Экосистема сторонних аппаратных средств, программного обеспечения и услуг
  • Уникальная гибридная архитектура===
    • Комбинирует RMS, 653 и модели планирования POSIX и интерфейсы прикладного программирования (API) в мощной и универсальной сертифицируемой системе.

Гибридная архитектура Deos 653 позволяет использовать лучшее из обоих стандартов с портативностью популярных стандартов авионики и дополнительными функциями Deos, такими как модульная архитектура, драйверы устройств пространства приложений и многое другое.[Источник 2]

Deos-653-Architecture.jpg

Запатентованные технологии Deos

Технологии SafeMC для многоядерных процессоров

  • Запатентованное разделение кэша - возможность разбиения кэш-памяти путем связывания процессов (или групп процессов) на (или нескольких) ядрах с подразделами кэша. Минимизирует конфликты между кешами (перехват кеша), максимизирует количество обращений к кешам и сводит к минимуму наихудшее время выполнения кода (WCET).
  • Объединение памяти - позволяет сегментировать физическую память и связывать ее с процессами и группами процессов.
  • Безопасное планирование - настраиваемый пользователем контроль выполнения процессов и алгоритмов планирования по всем ядрам, чтобы минимизировать взаимные шаблоны интерференции.
Deos.jpg

Slack sheduling

Временные разделенные операционные системы реального времени гарантируют, что конкретное вычисление будет иметь доступ к процессору в течение определенного промежутка времени (то есть бюджета) в ограниченном детерминированном местоположении в пределах временной шкалы планирования (то есть гиперпериода). Эта гарантия является ключевым фактором, способствующим развитию высокоинтегрированных систем, которые позволяют программному обеспечению различной степени критичности сосуществовать на одной платформе. Вычисления с высокой критичностью гарантируют доступ к процессору даже в случае плохого программного обеспечения с низкой критичностью. Другими словами, всегда можно гарантировать, что их приложения высокой критичности имеют процессорное время, которое они требуют, используя бюджетирование для их наихудшего выполнения. Этот подход хорошо работает для периодических вычислений, имеющих небольшое отклонение между их исполнением наихудшего случая и их номинальным исполнением.

Однако эта гарантия имеет свою цену. Если отбросить время выполнения наихудшего случая, планировщик обеспечивает наихудшую производительность каждый раз. Другими словами, с точки зрения пропускной способности CPU, каждый раз, когда выполняется гипер-период, каждое вычисление каждый раз решается как худший случай. Это приводит к слишком частому превышению времени бюджета CPU (то есть, не требуется больше времени для выделения в гиперпериоде), в то время как профилирование показывает фактическое среднее использование CPU 50% (в некоторых сценариях даже меньше). Причиной этой ситуации является тот факт, что в подавляющем большинстве случаев вычисления, связанные с их худшими случаями, случаются редко. Еще более невероятным является то, что в течение одного и того же периода несколько вычислений являются худшими случаями. Таким образом, для подавляющего большинства исполнений неиспользуемый бюджет CPU отображается как бесполезное время его простоя.

Еще более усугубляют проблему следующие общие сценарии:

  • Выполнение апериодических действий (например, прерывания для обслуживания, апериодические обмены клиент-сервер и т. д.);
  • Бюджет CPU, необходимый для обеспечения безопасного выполнения, недостаточен в соответствии с потребностями клиентов;
  • Отклонение между номинальными и наихудшими значениями времени выполнения значительное.

Запатентованная технология запаздывания Deos устраняет эти слишком распространенные проблемы и позволяет использовать 100% CPU. Объяснить, что такое slack (слабина) будет проще на примере банковского счета. Депозиты времени вносятся в ненадежную учетную запись, из которой потоки (то есть вычисления) могут выводиться, пока баланс счета не достигнет нуля. Существует два источника времени ожидания: 1) бюджетное процессорное время, которое не используется во время исполнения потока; 2) Нераспределенное время CPU (то есть при суммировании общего бюджетного времени CPU, сумма - для гипер-периода - составляет менее 100%). Таким образом, в начале каждого гипер-периода у слабой учетной записи есть баланс, равный общему нераспределенному времени CPU. Поскольку потоки выполняются и завершаются досрочно (по отношению к их бюджету наихудшего случая), они жертвуют оставшееся неиспользованное бюджетное время для слабого счета (т. е. делают неявные депозиты). И наоборот, поскольку потоки выполняют и хотят использовать время слабины, они делают явные изъятия. Планировщик Deos управляет зачислениями и снятием средств для обеспечения разделения времени и возможности системного расписания Благодаря этому изобретению, средний поток может получать процессорное время, которое было бы потеряно впустую, чтобы завершить его выполнение за период.

Slack.gif
Slack2.gif
  • Предоставляет возможность бюджетирования в соответствии с требованиями безопасности, но обеспечивает слабую работу, чтобы максимально использовать возможности вашего процессора
  • Позволяет клиенту и серверу обмениваться данными, возможно, несколько раз подряд, в течение одной транзакции;
  • Позволяет удалить приложения с низкой критичностью из строя с высокой критичностью, с фиксированным бюджетом. Дизайнеры ПО теперь могут использовать все возможности современных современных процессоров, не жертвуя безопасностью пространственного и временного разделения.

Выгода со стороны экономики

Снижение затрат на разработку программного обеспечения

В дополнение к типичным службам RTOS для управления памятью и синхронизации, Deos имеет отличную поддержку детерминированного периодического исполнения с жесткой конечной задержкой. Кроме того, Deos предоставляет высокоэффективные детерминированные межпроцессорные / межпроцессорные, периодические и апериодические механизмы связи, которые позволяют разработчику изолировать приложения от изменений в формате ввода-вывода и аппаратных / исходных данных шины.

Снижение затрат на интеграцию

Эти ошибки, связанные с конфликтами, вызванными конкуренцией ресурсов, обычно трудно обнаружить, так как взаимодействия сложны и редко понимаются каким-либо одним человеком. Deos Integration Tool делает, в процессе разработки и проектирования, очевидными потребности в ресурсах приложения, это предотвращает конкуренцию, обеспечивая раннее предупреждение об истощении физических ресурсов. Потребности памяти приложения, ввода-вывода, прерывания и обработки времени определяются на раннем этапе жизненного цикла и следуют за ним на протяжении всего процесса разработки, тестирования и верификации; Тем самым сокращая время и стоимость интеграции.

Сниженная стоимость повторной сертификации

Стоимость повторной сертификации ранее утвержденного программного обеспечения зависит от суммы изменений. Изменение только одного модуля, а затем повторная компиляция / повторная компоновка всей системы приводит к совершенно новому исполняемому файлу. Deos решает эту проблему, поддерживая совместимые во время выполнения библиотеки и исполняемые файлы (т. е. Link-Loader уровня-178B). Следовательно, изменение одного модуля в исполняемом файле влияет только на этот исполняемый файл. Исполняемые файлы для остальной системы и даже библиотеки времени выполнения, используемые приложением, остаются неизменными. Эта изолированность влияния изменений приводит к уменьшению стоимости повторной сертификации, что облегчает принятие изменений и постепенное улучшение предложений продуктов.

Повышение эффективности программ

Разумеется, Deos поставляется со всеми инструментами для разработки и отладки программного обеспечения, которые вы привыкли ожидать: IDE, Debugger, системный монитор / профилировщик времени выполнения, а также интегрированную поддержку эмулятора. Кроме того, Deos предоставляет инструменты интеграции и конфигурации, которые позволяют пользователю отделить то, что в противном случае было бы жестко заданными ограничениями. Эта способность факторинга не только ускоряет разработку, но и помогает в проверке правильности реализации, при условии, что Deos предоставляет квалифицированные инструменты проверки.

Инструмент структурного покрытия объектного кода

DO-178B указывает, что при использовании современных компиляторов для программного обеспечения Level-A структурное покрытие «... должно быть выполнено по объектной кодировке» (6.4.4.2.b). Deos предоставляет инструмент структурного покрытия, способный собирать данные о структурном покрытии для исполняемого объектного кода в соответствии с требованием уровня A. Это устраняет необходимость в дорогостоящем источнике для анализа отслеживания объектного кода.

Библиотеки, совместимые во время выполнения

Возможна декомпозиция приложений в исполняемые файлы и библиотеки времени выполнения, для изолирования влияния изменений. Также поддерживается загрузка разделяемой библиотеки при запуске и во время выполнения, что обеспечивает максимальную гибкость, настраиваемость и привязку функций Just-In-Time. Также экономится пространство памяти платформы и все приложения используют одну и ту же, самую последнюю и проверенную библиотеку.

Снижение стоимости импортирования ПО

Продукты Deos 653p4 добавляют поддержку спецификации ARINC 653 часть 4, модели планирования и интерфейсов APplication / EXecutive (APEX), чтобы обеспечить улучшенную переносимость программного обеспечения авионики из других источников, которые были написаны в соответствии с этой популярной спецификацией.[Источник 2]

Поддержка

Deos поддерживается на:

  • Windows XP, 7, 8 и 10;
  • x86, PowerPC, ARM и Mips одно- и многоядерных процессорах.

Источники

  1. Википедия [Электронный ресурс]: DDC-I / Дата обращения: 11.05.2017. — Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/DDC-I
  2. 2,0 2,1 2,2 DDC-I [Электронный ресурс]: Deos / Дата обращения: 19.05.2017. — Режим доступа: http://www.ddci.com/products_deos/