用於檢查作業系統的實時特性的方法
2023-05-13 04:46:31
專利名稱：用於檢查作業系統的實時特性的方法
技術領域：
可編程控制器是用於對機器或設備進行控制或調整的裝置。對於上述類型的控制器的核心要求是實時性。實時在此意味著系統必須在預定的時間範圍內、即在真實世界中過程消耗的時間中對一個事件有反應。同時也存在所述類型的系統，其可以在現代的計算機系統上運行。這些系統在系統方面通過實時作業系統、即具有針對絕對遵守時間條件和過程特性的可預測性的附加實時功能的作業系統確保例如直至500 μ s的實時特性。例如通過具有高優先級的軟體和/或硬體-中斷請求(特別是所謂的系統-管理-中斷請求)對實時特性的中斷導致實時作業系統的「Blackout」 (熄滅)。實時作業系統的時間系統然後完全停止工作。在中斷的事件之後，實時作業系統的時間繼續流逝，和未出現過中斷一樣。因此不能遵守反應時間。此外在系統方面並不識別這種超過情況。目前，系統-管理-中斷請求(SMI，在計算機固件中實現的最高優先級的中斷請求)對於實時作業系統來說是個大問題。這種中斷在固件方面、例如在處理器中的特定溫度(過熱溫度、閾值溫度)時被觸發，但也或者通過計算機功能鍵(如顯示器切換、擴音器調節、亮度改變)被觸發。通過USB接口也可以觸發SMI。SMI的持續時間可以是從幾毫秒到部分大於200ms。實時作業系統不能阻止這種中斷，並且因此失去了其實時性。使用者僅僅可能在控制器「停機」並且導致產品故障時才注意到這種情況。
背景技術：
實時作業系統的中斷導致了任一種上面說明的「Blackout」，例如SMI或過程(實時作業系統外部的)，該處理器以較高的優先級使用CPU或系統資源，目前通過實時作業系統不能識別這種中斷。
發明內容
本發明的目的在於，給出一種對於上述問題的解決方案和一種用於檢查實時作業系統的特性的可能性。該目的通過根據權利要求1的方法來實現。該方法檢查實時作業系統的實時特性，該作業系統具有負責作業系統的實時特性的第一時間系統(實時擴展SMI追蹤器)，其中周期性地調用檢驗例程用於進行實施，並且將檢驗例程的實際的實施時間點和檢驗例程的預期的周期性實施時間點進行比較。取決於所需的實時特性，在實時作業系統中周期性地調用例程(Routine)。調用間隔至少相應於所需的實時特性。通過硬體計時器(對此例如可以應用在計算機系統中存在的時間戳計數器TSC)進行對調用間隔的檢查。特別有利的設計在從屬權利要求中給出。如果例程的調用間隔和目標值有偏差，則對此相應記錄(例如出現偏差時實際的調用間隔和時間戳)。因此可以獲得實時特性的例如基於系統管理請求中斷SMI的偏差，並且同樣可以進行相應的反應。可能的反應是(列舉並不是決定性的) 報警信號和/或 停止控制和/或 獲得SMI的中斷時間點和持續時間；和 考慮系統特性。對所謂的有實時能力的系統的實時性進行的檢查具有各種優點。可以和應用的實時作業系統無關地執行對系統的實時性連續檢查和可能的記錄。
以下為對附圖的簡述以下根據實施例闡述了本發明。在此示出圖1是流程圖， 圖2是針對具有SMI的流程的實例。
具體實施例方式圖1示出了根據本發明的方法的流程圖，該方法用於作為在實時作業系統內部的 SMI追蹤器的例程來實現。首先開始調用例程。在此將時間計數器重置為TSCalt:= TSCakt。現在在此例如以IOOys的調用間隔重複調用例程。但也可能是其它值。然後計算差值TSC_DIFF: = TSCakt -TSCalt ο在可能的情況下，可將該差值轉換成或者說換算成其它的單位(μ S)。一旦差值不超過事先確定的極限值、例如本實施例中的600 μ S，則不執行進一步操作。在調用間隔結束後，重新調用例程。否則也就是說如果計算值超過了極限值，則可以首先執行各種操作。例如可以將偏差存儲在存儲器中，並且進而進行登記(protokolliert)，在此也可以和時間戳一起儲存，然後同樣再次執行例程。在圖2中分別示出了通過根據本發明的方法對SMI的識別。繪出的時基是示例性的。實時(RT)計時器構成了實時作業系統的時基。TSC直接由處理器構成，並且獨立於可能發生的系統中斷、SMI。示例性地由此出發，即應用程式-調用間隔。其出現Ims的SMI。這使得實時系統的時基提供用於SMI的持續時間。實際的應用程式調用間隔由此延長到6ms。通過監測例程「SMI追蹤器」現在可以識別並且保持該特性。該追蹤器在整個 100 μ S中被周期性地調用，並且通過獨立的時間戳計數器TSC監測調用間隔。在上述實例中得出1100 μ S的偏差(SMI的持續時間+調用間隔)。以獲得的SMI的中斷為基礎，可以在控制方面對此進行考慮，並且將存在中斷通知給應用者或者相應地在其它方面做出反應。
權利要求
1.一種用於檢驗作業系統的實時特性的方法，所述作業系統具有負責用於所述作業系統的實時特性的第一時間系統，其特徵在於，周期性地調用檢驗例程(SMI追蹤器)用於進行實施，並且將所述檢驗例程的實際的實施時間點和所述檢驗例程的預期的周期性實施時間點進行比較。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，應用獨立的第二時間系統(TSC)用於進行檢驗。
3.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，計算在所述實際的實施時間點和預期的實施時間點之間的差值，並且只要確定了差值就記錄所述差值。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，根據確定的或記錄的所述這個或多個差值可以得出偏差的原因。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，根據確定的或記錄的所述這個或多個差值可以作出反應。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，控制器發出報警信號。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，在確定差值時使所述控制器停止工作。
8.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，求出幹擾的持續時間並且執行對作業系統特性的校正。
全文摘要
本發明公開了一種用於檢驗作業系統的實時特性的方法，該作業系統具有負責用於作業系統的實時特性的第一時間系統(實時延伸SMI追蹤器)，其中周期性地調用檢驗例程用於進行實施，並且將檢驗例程的實際的實施時間點和檢驗例程的預期的周期性實施時間點進行比較。
文檔編號G05B19/042GK102549510SQ201080041209
公開日2012年7月4日 申請日期2010年7月20日 優先權日2010年7月20日
發明者延斯·克得萊斯, 馬庫斯·瓦爾特 申請人:西門子公司