Когда не нужна ОС РВ?, навеяно постом "Я написал RTOS" Опции

[Виктория]

Так как автор поста http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=12972
загубил на корню возможность обсуждения, я и открыла новую тему.

Вопрос может быть поставлен так - автору скорее всего и не нужна ОС РВ. Кругу задач его предметной области (ЦОС) свойственна - цикличность (каждый такт - ввод+обработка+вывод), жесткое РВ, работа с аппаратурой возможна на уровне конфигуривания специализированной библиотеки. Намерено так написала . Чем тогда это не "IsaGraf" (или любой другой пакет языков программирования ПЛК), скажем так "IsaGraf для жесткого реального времени"? Или по другому - нельзя ли применить подход МЭК к АСУТП для другой предметной области (которые также трудоемки, также требуют высокой надежности ПО и у которых уже виден базис свойств). Например, к таким задачам - ЦОС, алгоритмы функционирования информационно-измерительных систем, ...
Будет ли при этом этот новый case-инструмент альтернативой ОС РВ? Это возможно только на базе ОС РВ или самостоятельный путь развития программных технологий?

Приглашаю всех к дискуссии.

[Виктория]

Olej

Говорить о том, что PLC работают "без ОС" - не приходится: там всегда присутствует runtime среда, присутствующая всегда сверх того, что написал, например, тот же технолог на языках МЭК, и именно и обеспечивающая функционирование "того ..." .

Ну я это сразу отметила только другими терминами Target System или bios (хотела как термин, а SM обиделся слегка ).
Я за общность в определениях - пусть будет runtime среда и будем ее считать как ОС (с этим я согласна).

Мою реплику

Будет ли при этом этот новый case-инструмент альтернативой ОС РВ? Это возможно только на базе ОС РВ или самостоятельный путь развития программных технологий?

трактуем только в отношении существующих ОС РВ общего назначения (QNX, OS-9, ...)

Насчет языков программирования, если это тоже интересно (вообще то вопрос взаимосвязанный) мне кажется (крестится не буду ) основное достоинство языков МЭК - введение новых элементов языка, отражающих специфику предметной области, причем не только новых структур данных, но и структур управления (если классически смотреть на язык высокого уровня (ЯВУ)).
Сюда же еще одна мысль - естественно ОС тоже может отражать специфику предметной области, только это отражение на уровне концепций ОС, ее внутренней архитектуры, выражающееся через некоторые правила работы в среде ОС путем использования системных вызовов.
И в первом, и во втором варианте - специфика предметной области может быть отражена в базисных примитивах. Зачем? -> Упрощение процесса разработки для конкретной области задач за счет технологичности программирования (вместо ручной дрели - электрическая), опять же за счет технологичности - повышение качества ПО в среднем (не ориентируясь на оч.умелые ручки), может быть немного спорная мысль - повышение эффективности самой программы (по известным критериям быстродействия/памяти или даже соответствия требованиям жесткого РВ и другим условиям исходной предметной области). Может быть немного и загнула

Сомнения, конечно, всегда остаются насчет возвращения (этапа развития технологии) в предметно-ориентированное русло (всегда хочется универсальности ...)

Упоминаемые здесь скриптовые языки (собственно это обсуждение началось ранее в посте "Java in AVR") - все это тоже очень интересно, но runtime самим с нуля писать под предметную область. А как там обстоит дело с возможностью введения новых управляющих конструкций языка, (часто требующих доступа к аппаратному уровню целевой системы)? Один простой пример управляющей конструкции из "PLC культуры" - отработка таймаута.
И здесь в качестве runtime всегда используется интерпретатор . А мне он не во всех предметных задачах нравится ... (предубеждение такое из-за ограничений по памяти/быстродействию).
Хотя может это предубеждение в будущем и развеется само собой по объективным причинам.

Там ещё интереснее, если быть совсем точным...
Я не знаю как с CoDeSys (не было времени и случая), но с ISaGRAF покопался, и обстоятельно пообсуждал с парнями из "ФИОРД" С.-Петербург: система ISaGRAF может быть "заточена" (пересобрана) под разные исполняющие платформы (в их терминологии это называется "целевая функция"), и получается такая runtime среда исполнения, которая может крутиться:
- под RTOS ... тот же "ФИОРД" собрали "целевую функцию" под QNX;
- OS но не RT - одно из самых частых использований ISaGRAF это под Linux ... последнее время много пишут - под RT Linux, но RT Linux - это что-то вроде "осетрины второй свежести"...
- без всякой операционной платформы - над голым железом...

И в той, и в другой, и в третьей конфигурации - в среде ISaGRAF runtime будет выполняться один и тот же TIC-кода реализующий одну программу.

Интересно! Я знала только про портации CodeSys. Конечно, IsaGRAF сразу был ориентирован на различные ОС, а вот без ОС - это в какой-то мере новость.

[Olej]

Насчет языков программирования, если это тоже интересно (вообще то вопрос взаимосвязанный) мне кажется (крестится не буду ) основное достоинство языков МЭК - введение новых элементов языка, отражающих специфику предметной области, причем не только новых структур данных, но и структур управления (если классически смотреть на язык высокого уровня (ЯВУ)).
Сюда же еще одна мысль - естественно ОС тоже может отражать специфику предметной области, только это отражение на уровне концепций ОС, ее внутренней архитектуры, выражающееся через некоторые правила работы в среде ОС путем использования системных вызовов.
И в первом, и во втором варианте - специфика предметной области может быть отражена в базисных примитивах. Зачем? -> Упрощение процесса разработки для конкретной области задач за счет технологичности программирования (вместо ручной дрели - электрическая), опять же за счет технологичности - повышение качества ПО в среднем (не ориентируясь на оч.умелые ручки), может быть немного спорная мысль - повышение эффективности самой программы (по известным критериям быстродействия/памяти или даже соответствия требованиям жесткого РВ и другим условиям исходной предметной области). Может быть немного и загнула

Языки МЭК вызывают у меня ... какие-то смутные ощущения , не пойму пока:

1. в объяснение почему их 5 (да ещё ISaGRAF от себя 1 вводит, да ещё всё новые предлагаются, как здесь указывали...) я как-то в одном очень заслуживающем уважения месте вычитал примерно следующее: "... комитет долго спорил, чтоб не отдать предпочтение ни одному из уже установившихся поставщиков PLC в ущерб другим ... поэтому их 5 ..." - тут и задумаешься: мы хотим обсуждать высокотехнологическое средство, или кто, как, почём и больше продаст в рыночной стихии - тогда это мне совсем неинтересно.

2. кто их использует (здесь уже столкнулись с разночтениями в терминологии: технологи / программисты)? я перед собой ежедневно вижу парней, рисующих этими tools системы автоматики... и вот что я наблюдаю:
- ни один настоящий технолог в это занятие не полезет ... это технологу - чуждо, потому как всё равно по сути деятельности требует ... мышления программистского;
- заказчик всегда говорит: "с таким инструментом - мои эксплуатационщики всегда могут сесть и внести изменения в систему, подкорректировать её ... потом" - это полный бред: эксплуатационщик в принципе с таким инструментом, в силу его простоты, может "влезть" ... но единственным результатом такого влезания может быть только полное разрушение системы: исправляя в программе ошибку мы всегда вносим 3 новые, и бороться с этой прогрессией - нужно иметь навыки, и навыки эти - программистские.
- но назвать этих парней, "пишущих" на МЭК языках, программистами ... у меня как-то язык не поворачивается: они, обычно, не сильно задумываются, что такое IP-адрес, и очень удивляются, почему IP-адрес записывается как x.y.z.w, а Modbus-адрес - как x.y , я обычно этот персонал называю "проектанты" (чтоб каждую вещь хоть как-то называть - нельзя же их называть ни технологи ни программисты).
- начитавшись предисловий, что "... работа такая не требует высокой квалификации и можно привлекать персонал невысокой квалификации..." - наши администраторы хотя бы задумались (хоть вообще об чём-то думали, например, зачем и в чьих интересах такое пишется?): это в наших то условиях? когда хлопчика ещё не закончившего институт и бегающего на занятия между работами - можно нанять за $400, а самого профессионального программиста-"волкодава" - $800 (цифры условные ... региональные , но соотношение везде сохраняется).

Интересно! Я знала только про портации CodeSys. Конечно, IsaGRAF сразу был ориентирован на различные ОС, а вот без ОС - это в какой-то мере новость.

Вот это интересное место. Дело то в том, что в циклической алгоритмике управляющего АСУТП процесса: - ввод - обработка - вывод - , когда это принципиально однонитевой циклический процесс - вполне достаточно на все случаи жизни MS-DOS! И никаких особо специфических функций OS (RT или не RT) - особенно не нужно. До тех пор, пока не привносится каким-то образом параллелизм. Это в точности та же история, когда при работе над MS-DOS v.2 компашка Билли Г., в силу своей невежественности к тому времени, молодости и задора - напрочь исключили возможности параллелизмов из ОС (когда в более ранней и лучше CP/M этому уже уделялось внимание, и уже создавались первые версии QNX). А потом все годы "триумфального шествия" MS-DOS - это была борьба и успешные победы тех трудностей, которых нагородили с самого начала: print-spooler, мультиплексор INT 2F, TSR-программирование кто и во что горазд...

Я думаю, что успешная жизнь PLC (более 15 лет с ранних 90-х), когда в первоначальных моделях ничего управляющего более MS-DOS и быть не могло - определяется кажущейся сверхвысокой надёжностью и устойчивостью, обеспечиваемые, на самом деле, принципиально однонитевой цикличной природой вычислительного процесса АСУТП.

Вот здесь косвенно тоже это прозвучало:

ISaGRAF-у ОС, собственно, и не нужна, ему нужен аппаратный таймер, по которому он будет следить за временем выполнения такта: ввод-обработка-вывод - wait, если быстро, ошибка, если переполнение такта - вот и все реальное время ...
А вот когда появляется задача связи (по Ethernet, например), то тут удобнее ОС: 1 задача - задача связи, вторая задача - интерпретатор TIC-кода (хотя, никто не мешает организовать связь на прерываниях).

Да, 1 принципиально требующая параллельности ветвь - всегда появляется при требовании сетевых средств, или, если шире - любых асинхронных обменных процессов.

Но есть и другой скрытый механизм параллельности, и это гораздо серьёзнее... Когда рассматривают вот тот цикл работы АСУТП процесса: - ввод - обработка - вывод - часто неявно предполагается, что всё именно так и производится: по циклу ввод начинаются обменные операции, после завершения которых - начинается обработка полученных данных и т.д.
Но такое может быть только в крайне примитивных реализациях (которые, кстати, производители нередко именно и стараются "протолкнуть" системному интегратору).
Рассмотрим конкретный пример: 900 бинарных сигналов (это реально одна из последних задач, которую я "мозговал"), ввод каждого - не очень быстрый (RS-485 Modbus + не очень быстрая периферия) - скажем 1 мс. (это, кстати, и не так плохо)... По вот той схеме выше: начинаем читать сигнал 1, через 1 мс., получив данные - сигнал 2, ... i, ... i+1 - через чуть больше 900 мс. (1 сек.!) - начинаем логически перебирать эти сигналы, ещё 300 мс., скажем ... и т.д.
Зачем? Мы можем:
- параллельно с уже идущем циклом обработки (предыдущим)...
- запустить операцию на 1-й переменной, и не дожидаясь её завершения - на 2-й и т.д. ...
- через некоторое время операции 1, 2, ... i,i+1,... начнут завершаться, возможно совсем в другом порядке, чем они запускались...
- и вот когда все 900 операций ввода завершатся - тогда мы имеем право обновить буфер входных переменных, и следующий цикл обработки выгребет эти обновлённые данные...
- а все более ранние циклы обработки, которым придёт время начаться ранее полного завершения цикла ввода (здесь всё определяется соотношениями циклов ввода и обработки) - они спокойно возьмут себе старый комплект переменных, но только полный комплект! считанный предыдущим завершившимся циклом ввода (таким образом несколько последовательных циклов обработки могут работать с одним необновляемым набором входных переменных").
И вот здесь простейшая runtime исполняющая система PLC становится ... "просто беда" .