现场总线控制系统软件结构PPT文档格式.ppt
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v顺序执行系统v分时操作系统v实时操作系统v
(2)计算机操作系统的功能v进程管理v进程是关于某个数据集合的可并发的一次运行活动。
v区别进程和程序v操作系统对进程的管理:
进程的建立、终止、挂起、激活、阻塞和唤醒。
同时,操作系统还要为运行的程序以及相关的数据分配内存空间,并为各进程间的通信进行管理。
v作业管理v作业就是用户为完成一次事务处理而交给计算机的一项任务。
v作业管理的任务就是为方便用户建立作业、组织调度系统内部资源执行,并在完成任务后将其撤消。
v存储器管理v内存分配、地址映射、内存保护、内存扩充。
v设备管理v按照一定的算法分配设备;
控制和实现输入输出操作,如通道程序控制、启动设备、及时响应及处理中断信号;
对输入输出缓冲区进行管理;
实现虚拟设备技术。
v文件管理v文件目录管理、文件存储空间管理、文件的保护与机密、文件的使用和运行。
v22通用操作系统通用操作系统v
(1)DOS操作系统v
(2)UNIX操作系统v小型机、微型机v标准的UNIX是一个多用户、多任务、交互式分时操作系统。
就其运行的稳定性而言,UNIX操作系统远比Windows要高,其通信能力也远比WindowsNT要强,单价格非常昂贵,通常用于大型系统。
v(3)Linux操作系统v是UNIX的兼容产品,几乎具有UNIX的优点,同时还具有其没有的功能。
v(4)WindowsNT操作系统v可扩充性、可移植性、可靠性、可兼容性。
vWindowsNT系统模型主要包括3个部分:
客户/服务器模型、对象模型、对称多处理模型。
WindowsNT的另一个特色是引入了“线程”的概念,“线程”是比进程更小的一个单位,它是进程内的一个执行单元和可调度实体。
同一进程中的线程是共用一个内存空间的。
采用线程的好处是更易于实现并行性。
v33实时操作系统实时操作系统v主要特点:
实时性强、可靠性高、稳定性好。
v实时操作系统在任何时刻总是保证优先级别高的任务占用CPU和其他资源,而且保证系统响应的时间是可以容忍和确定的。
系统对现场进行不间断地监视,一旦有事件发生,系统就能“实时”地做出响应。
这除了靠硬件的性能来保证之外,主要由实时操作系统的事件驱动方式和任务调度来决定。
v特点:
v
(1)多作业环境v实时系统的多作业、多任务而带来的并发性和实时性,要求操作系统对资源分配具有很强的控制和调度能力。
在计算机监控系统中,通常可以采取设立前台和后台两个作业区的方法来解决。
v
(2)任务的事件驱动v基本驱动方式:
事件驱动和时间驱动。
v(3)中断与中断优先v实时操作系统充分利用计算机的中断功能来改变CPU执行程序的顺序,以达到实时处理的目的。
这种总是保证优先级别最高的任务占用CPU的方式,称为优先级别抢占式调度。
v(4)同步与异步v事件分为同步事件和异步事件。
v如果事件B的发生和事件A的发生有因果关系,则它们为同步事件,同步事件驱动的任务称为同步任务。
v44嵌入式(嵌入式(EmbeddedSystemEmbeddedSystem)操作系统)操作系统v
(1)嵌入式系统的定义:
以应用为中心和以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,关切能够适应宿主系统对其功能、可靠性、成本、体积、和功耗地功能多方面的要求的系统。
(嵌入式系统与其监控的对象(宿主)是紧密地为一体的系统)v
(2)嵌入式操作系统的特点v响应快速、实时性强;
结构紧凑、易于裁剪和配置;
开放性好、易于开发和嵌入。
2现代软件技术v1面向对象技术(面向对象技术(OO)v
(1)结构化程序设计方法及其“危机”v结构化程序设计方法提出的编程技术基本思想和方法v模块和封装、数据抽象、ER模型及数据方法v主要特点v标准程序库、提高软件可重用性(重复使用)v“软件危机”的原因和表现v结构化程序设计方法的缺点v可重用性差、以过程和操作为中心v2面向对象的设计方法(OOP)v面向对象动机本原则v基本思想和方法v2动态数据交换技术(动态数据交换技术(DDE)v
(1)Windows数据交换方式v剪贴板、动态连接库DDL、动态数据交换DDE(DynamicDataExchange)以及对象链接与嵌入等。
v
(2)DDE技术v动态数据交换技术(DDE)是在Windows系统中支持的进程间的通信机制。
它是以共享全局(Global)内存来实现数据交换的,是Windows软件最为突出的特点之一。
DDE可以用来实现许多应用程序功能(包括:
连接实时数据、建立综合文档、执行应用程序之间的数据查询)。
v(3)DDE应用程序分类vDDE应用程序可以分为客户应用程序和服务器应用程序。
v发起对话请求数据交换的应用程序称为客户应用程序,响应请求的应用程序称为服务器应用程序。
v(4)DDE的三种对话方式vDDE有三种对话方式:
热链路(Hotlink)、冷链路(Coollink)和温链路(Warmlink)。
v热链路:
v热链路在客户向服务器请求的数据得到之后,如服务器的数据发生了变化,而客户又希望得到变化后的数据,这是由服务器主动将变化后的数据发送给客户。
通过一次热链对话请求,客户可以多次从服务器获得数据。
v冷链路v冷链路使一种仅仅由客户向服务器请求数据传递的对话方式,如客户向服务器多次请求数据,就要多次请求数据传递对话。
v温链路v温链路是一种仅仅由客户向服务器请求的数据获得后,如服务器的数据发生了变化,由服务器主动将变哈后的数据发送给客户,但在通知时并不带变化后的数据,仅当客户确认需要该数据后再将该数据传递给客户。
v(5)热链路的建立过程建立对话、请求数据、数据交换、终止对话。
v3对象的嵌入与链接(对象的嵌入与链接(OLE)技术技术vOLE(ObjectLinkingandEnbedded)是在DDE技术的基础上发展起来的新技术。
OLE的任务不再是交换数据,而是交换完整的对象。
v
(1)在Word中插入Excel表格(对象)。
v对象显示在Word视图中;
v数据存储在Word文档中;
v编辑时,双击对象,调出对象操作程序;
vWord能够对对象进行存储和管理,不知道对象的数据格式。
v
(2)OLEvOLE是将不同应用软件、不同操作系统中的对象组合程一个功能强大的新应用;
可以使得个应用程序能够紧密正确地使用另一个应用程序的服务。
因此,OLE是一种高级的进程间通信机制。
它把用户从应用程序为中心的应用环境解脱出来,代之以文档为中心的计算环境。
在前一种环境中,完成任务的工具是单个的应用程序,而以文档为中心的计算环境,用户能综合使用多种程序来完成任务。
v(3)OLE应用程序的分类v在大多数OLE文档中,应用程序分为客户应用程序(Clientapplication)和服务器应用程序(Severapplication)。
v能创建、编辑对象,运行对象中含有详细数据结构的应用程序称为服务器应用程序(或对象服务器)。
当用户激活对象时,服务器应用程序开始启动,然后用户可以编辑和播放在服务器应用窗口内的对象。
v创建对象的程序称为客户应用程序,它可以接受、显示和存储对象。
客户应用程序能够接受、指向、显示和存储由OLE服务器程序创建的对象(这些对象本身可包含各种数据),提供工具给用户激活和操作对象,提供方法将链接和嵌入的对象放入或移出文档,并能在需要时激活服务器应用程序。
v某些应用程序既可以是服务器应用程序,也可以是客户应用程序,如Word、Excel等。
v(4)存储和寻址方式OLE对象的存储和寻址方式:
链接和嵌入。
v嵌入是将对象的数据信息完整地放置在客户机应用程序的过程。
链接时在客户机应用程序中存储对象的一些描述信息和过程。
这些描述包括对象文件及其路径名称,编辑这个对象的服务器应用程序的名称等。
v对于嵌入,原始对象的改变无法影响那些已嵌入的对象,而链接方式中的对象可以不依赖于超文本而自身发生变化,并且链接对象的应用可以胡斯文档相对较小一些,因为链接对象只有一个而同时被多个文档所共用。
v44COM/DCOMCOM/DCOMv
(1)面向对象未解决的困难v软件开发周期长、维护困难、开放性差、难以重用。
v
(2)组件技术v组件是独立于特定的程序设计语言和应用系统,具有可重用性、能自包含的软件部分。
将一个庞大的软件分成多个模块,每个模块保持一定的功能独立性,在协同工作的同时,通过互相之间的接口交换信息来完成任务,将这样的软件模块称为组件。
v(3)两个组件技术标准v1)公共对象请求代理体系结构(CORBA)vCommonObjectRequestBreakerArchitecture对象管理组织(OMG,ObjectManagementGroup);
v2)组件对象模型/分布式组件对象模型(COM/DCOM)vComponentObjectModel/DistributedComponentObjectModelMicrosoftv(4)COM组件技术的原理及特性vCOM不仅仅提供了组件之间接口的标准,还引入了面向对象的思想。
vCOM组件、COM对象、COM接口之间的关系:
vCOM规范有以下几个特性:
v
(1)客户/服务其模型v
(2)语言无关性v(3)进程透明性v(4)应用程序级客重用性v用于过程控制的用于过程控制的OLEOLE(OPCOPC)规范规范v
(1)什么是OPC?
v用于过程控制的对象链接与嵌入技术(OPC,OLEforProcessControl),是基于Microsoft的COM/DCOM和ActiveX的技术。
包含了工业自动化应用中使用的一整套的接口、属性和方法的标准,是把OLE应用在过程控制中的技术。
OPC提供了应用程序与I/O接口设备之间数据通信的共同接口,而与过程中的控制软件或装置无关。
v
(2)OPC技术产生的背景v在传统的控制系统中,I/O智能设备之间及I/O智能设备与控制系统之间的数据通信是通过驱动软件来实现的。
加重了开发商的负担,同时有以下弊端:
v1)为特定硬件开发启动程
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