Как Windows превращается в систему реального времени

Борьба за «реальное время» всегда велась, операционные системы не исключение из правил в этой гонке. А как дело обстоит с Windows? Даже в самых новых версиях ОС, «реальное время» далеко от такового, что этим термином принято называть.

Всего один параметр, время вхождения в прерывание, а точнее задержка вхождения в прерывание (Interrupt Latency Time), не позволяет причислить Windows к системам реального времени. Все попытки «навешать» реальное время, «поверх» имеющегося однозадачного ядра в Windows, не проходят.

Хотя неоднократные попытки и предпринимались, однако, никак «приручить» реальное время под «форточки» программными средствами так и не получилось. Новая платформа или технология (NT), которая в пятой версии и продолжает существование по ныне, так и не уходит в небытиё.

Если вспомнить системы, базировавшиеся на MS-DOS, из ряда Windows, которые в ХХI веке перестала поддерживать фирма Микрософт. От первой версии и до версии для рабочих групп - Windows v3.1х FWG(For WorkGroups), и от 95-х до 98-х и OSR2, вплоть до Windows Millennium, отличались большей проворностью в отличие от платформы NT.

Однако переход, полный и окончательный, на платформу NT, произошёл потому, что эта система проще в администрировании. Она оказалась и более устойчивой по сравнению с платформой в виде надстройки графического интерфейса(GUI) над MS-DOS. Если разумно подходить к эксплуатации, то и она была вполне приемлемой для некоторых применений и задач реального времени.

Не вдаваясь в подробности и наличие огромного ряда операционных систем реального времени, которые представлены в большом разнообразии, мы остановились в устремлении взгляда именно на Windows, как наиболее распространённую и ставшую привычной. Можно было рассмотреть Linux или QNX, из распространённых, но всё же не так часто используемых на аппаратной платформе x86 процессоров.

Программного решения преобразования Windows в систему реального времени не получилось. Хотя другие попытки адаптации увенчались успехом. Это конструктивные модификации, которые позволяют добиться поставленной задачи. Аппаратно реализуемая система реального времени, на базе тихоходной, «бухгалтерской» операционной системы Windows, уже давно создана.

Имеются несколько вариантов, которые признаны и стали приемлемыми вариантами систем реального времени. Сама фирма Микрософт, движимая веяниями времени, ещё в начале 2000-го года предложила для использования средства разработки. Этот инструментарий позволяют адаптировать Windows для применения её в качестве оболочки верхнего уровня для системы реального времени.

Средство разработки называется Microsoft Hardware Abstraction Layer(HAL) Kit. Продажи HAL Kit продолжались недолго. Потому что те, кто сообразил о перспективах применения, быстро стали независимыми партнёрами Микрософт или IHV(Independed Hardware Vendor), купив этот самый «MS HAL KIT».

Теперь системы реального времени на базе Windows NT предлагаются не одной единственной конторой, а рядом фирм. Это решение включает аппаратную модификацию самого базового компьютера. Ядро Windows NT модифицируется средствами «MS HAL KIT», специально под требования обеспечения работы в реальном времени. И таким образом обеспечивается совместимость аппаратной части с программным кодом уровня ядра.

С применением низового контроллера система Windows легко превращается в систему реального времени. Такая связка аппаратных средств в комплексе с «MS HAL KIT» и программной оболочкой, коей выступает Windows, способна обеспечивать даже «жёсткое» реальное время.

Реализуется такая модель на уровне низового контроллера, обеспечивающего реагирование аппаратуры на внешние воздействия в реальном времени. Ядро самой Windows работает во взаимодействии с контроллером посредством модифицированного HAL. В свою очередь ядро общается с верхним уровнем программной оболочки операционной системы Windows.