Brittiska NRTAs realtidsoperativsystem ssx5 sägs vara världens första i sin art som tagits fram specifikt för inbyggda systemkretsar. Resurssnålheten gör systemet intressant för många tillämpningar utanför den bilvärld där rötterna finns.


Många inbyggda system ställer höga krav på hårdvaran när det gäller kompakthet och effektsnålhet. Men för att dra full nytta av kislet måste även programvaran vara resurssnål. Tar man steget till att använda en 32-bitars processorkärna i en systemkrets vill man inte slösa resurser på ett realtidsoperativsystem.

Å andra sidan kan ett operativsystem bidra med flera färdiga funktioner vilket förkortar utvecklingstiden av programvaran. Processorleverantören Arm har därför inlett ett samarbete med det brittiska företaget NRTA, Northern Real Time Applications, som tagit fram ett resurssnålt realtidsoperativsystem.

- Vårt realtidsoperativsystem, ssx5, är det första kommersiella realtidsoperativsystem som har utvecklats specifikt för inbyggda systemkretsar, säger Ken Tindell, grundare till NRTA.

Ssx5 har sina rötter i Volvos bilmodell, S80, där runt femton delsystem innehåller operativsystemet.

- Ssx5 är både resurssnålt och effektivt. Det ryms på endast 1 kbyte ROM och kräver inte mer än ett par hundra byte RAM.

- Till skillnad från ett konventionellt realtidsoperativsystem ökar inte behovet av RAM med antal trådar. Dessutom utnyttjar vi en ny skeduleringsmetod som minskar processorkraften som behövs för att köra operativsystemet, säger Ken Tindell.



Anpassad till arm-kärna


De flesta idag förekommande operativsystem är anpassade till större system med låga volymer och har därmed allt för stora produktionskostnader för Arms tillämpningar. Att skala ner sådana operativsystem blir oftast ineffektivt, och därför har många hittills valt att använda hemmagjorda realtidsoperativsystem.

De första resultaten av samarbetet mellan Arm och NRTA är en ny version av operativsystemet, kallad ssx5 TrueRTOS, som har optimerats till kärnan ARM7TDMI. Arms 32-bitars kompakta riscprocessorkärnor har under senare år fått utbredd användning i systemkretsar, framför allt inom mobiltelefoner. Samarbetet har redan lett till att ssx5 har använts i en Arm-baserad tillämpning, som med största sannolikhet är en mobiltelefon.

Arm hoppas även på att företagets kärnor skall ta plats i morgondagens bilar. Redan idag används ssx5 i Volvos S80.

- Ssx5 och ARM7TDMI blir tillsammans en mäktig kombination för distribuerade bilnät, säger Steve Evans från Arm.

Många säkerhetsfunktioner, som intelligenta airbags och ABS-bromsar kräver allt oftare 32-bitars processorer för att hantera sina komplexa algoritmer. Här passar Arms kodkompakta 32-bitarsarkitektur in perfekt, menar Steve Evans.

Men bilens olika delsystem måste numera också synkroniseras med varandra via databussar vilket resulterar i ett komplext distribuerat system med hårda realtidskrav. Volvos S80 har exempelvis över 18 ihopkopplade delsystem i ett distribuerat nät via CAN-bussar

(se Elektroniktidningen 1998:12). All hantering som krävs sköts idag av ssx5.

Susan Kelly



Bygger på forskning från Uppsala




Realtidshanteringen i Volvo S80 är en tillämpning av Uppsalaforskaren Ken Tindells arbete
.

Engelsmannen Ken Tindell är personen bakom realtidshanteringen i Volvos bilmodell S80. Sedan början av nittiotalet har han forskat kring nya tidsdelningsmetoder i realtidssystem vid Uppsala Universitet. Och nu har hans forskningsarbete tillämpats för att förbättra realtidshanteringen i Volvos bilnät.

Tindell har tillsammans med Volvo tagit fram ett realtidsoperativsystem som använder en ny metod för tidsdelning och skedulering. Den klassiska metoden för tidsdelning - som idag används av de flesta realtidsoperativsystem - innebär att trådar förbrukar minne även då de väntar på sin tur, därmed kräver de också varsin stack.

Ssx5 utnyttjar istället single shot execution, vilket innebär att olika trådar skapas i realtid när de behövs samtidigt lagras en stor del av informationen i icke flyktiga minnen. Alla trådar kan då utnyttja samma stack, vilket bidrar till operativsystemets minimala minnesbehov. På så sätt kan man exakt räkna ut hur lång tid en uppgift tar och göra en exakt timinganalys.

- Eftersom man kan förutsäga tiden för en uppgift så exakt, kan man utnyttja systemet till sin gräns, säger Ken Tindell.

Ken Tindell är numera deltidsprofessor i inbyggda system på Jönköpings Universitet.

SK



NRTA nära Volvo


Brittiska NRTA startades för ett par år sedan för att vidareutveckla och marknadsföra operativsystemet, ssx5. NRTA håller även på att ta fram utvecklingsverktyg som skall följa med operativsystemet. En timingkompilator, som beräknar sämsta exekveringstid för varje tråd kommer snart att finnas tillgänglig.

NRTA är dessutom delägare - tillsammans med Volvo - i Göteborgsföretaget VCT, som ansvarar för kommunikationssystemet Volcano, som fick sin debut i S80.

SK