Operační systém Wince. Operační systémy WINDOWS CE, MOBILE a POCKET PC. Rozdíly mezi Windows Mobile a Windows CE v terminálech pro sběr dat
v reálném čase.
Windows Embedded CE 6.0 je 32bitový, vícevláknový operační systém s preemptivním multitaskingem a podporou v reálném čase. CE 6.0 má zcela nové jádro, které poskytuje vylepšené funkce a poskytuje bohatší uživatelskou zkušenost s více aplikacemi spuštěnými současně. OS podporuje až 32 tisíc současně běžících procesů s 2 GB virtuální paměti pro každý. Operační systém je schopen pracovat s ARM, Hitachi SuperH, MIPS, Intel x86 a kompatibilními procesory.
Inovace
Windows Embedded CE 6.0 (CE 6.0) obsahuje nové jádro, které odstraňuje omezení předchozích verzí a umožňuje vyšší výkon. Mezi taková omezení patří omezení počtu souběžně běžících procesů a malý virtuální adresový prostor předchozích generací jádra Windows CE.
Windows CE starší než CE 6.0 přidělil každému procesu 32 MB virtuálního adresového prostoru. V systému CE 6.0 jsou každému procesu přiděleny 2 GB adresního prostoru. Kromě zvětšení objemu adresního prostoru doznala změn i jeho samotná struktura. V předchozích verzích byl jeden virtuální adresní prostor rozdělen na 32 oblastí. Adresové prostory procesů se přitom vzájemně nepřekrývaly. V CE 6.0 má každý proces svůj vlastní, skutečně individuální adresní prostor. Tato inovace činí adresní prostor procesů CE 6.0 velmi podobným adresnímu prostoru desktopových verzí Windows (například Windows XP).
Nová architektura paměti usnadňuje určité úkoly, zejména v aplikacích, které vyžadují velké bloky paměti (větší než 10 MB), jako je zpracování obrázků s vysokým rozlišením z digitálního fotoaparátu.
Kromě toho CE 6.0 přesunula rozhraní API z normálních procesů v uživatelském režimu do knihoven DLL v režimu jádra.
Předchozí verze Windows CE mohly být nakonfigurovány tak, aby prováděly operace pouze v režimu jádra nebo ve smíšeném režimu (pomocí režimu jádra a uživatelského režimu). CE 6.0 podporuje pouze provoz ve smíšeném režimu, kde jsou všechny aplikace načteny do paměti uživatelského režimu a všechny součásti operačního systému jsou načteny do paměti v režimu jádra.
Pro zajištění komunikace mezi stroji poskytuje systém CE 6.0 rozhraní nezbytné pro připojení k mobilní telefonní síti. Dříve Windows CE nepodporovaly možnost telefonovat nebo posílat SMS.
Verze CE 6.0 přichází s cellcore.dll, která rozšiřuje knihovnu Win32 API o podporu různých funkcí mobilní komunikace. Další komponentou obsaženou v CE 6.0 je ril.dll, ovladač pro vrstvu RIL (Radio Interface Layer). Tato komponenta poskytuje nízkoúrovňové rozhraní pro připojení aplikací k mobilnímu komunikačnímu hardwaru. Dříve bylo pro použití mobilní komunikace ve Windows CE nutné vyvinout vlastní vrstvu rozhraní.
Mezi další prvky podporované v CE 6.0 patří nízkoúrovňové komponenty pro protokol WAP (Wireless Application Protocol), včetně ovladače režimu jádra (wapdrv.dll) a rozhraní API uživatelského režimu (wap.dll).
Za pozornost stojí i nové bezpečnostní prvky. CE 6.0 poskytuje vylepšenou kontrolu parametrů pro chráněné serverové knihovny (PSL) a knihovny IOCTL (Input/Output Control Libraries), které přecházejí z uživatelského režimu do režimu jádra, čímž zlepšují zabezpečení a stabilitu režimu jádra.
CE 6.0 navíc přichází s vestavěným bezpečným bootloaderem, který rozhoduje o tom, zda důvěřovat nebo nedůvěřovat kódu na základě certifikátů. To znamená, že veškerý kód spuštěný v systému musí být podepsán. Pokud je povolen zabezpečený bootloader, zkontroluje podpis kódu a pokud se podpis shoduje s důvěryhodným certifikátem, umožní jeho spuštění. Pokud se podpis neshoduje, modul se nenačte. Výrobci hardwaru si mohou vybrat, které certifikáty jsou považovány za důvěryhodné, a mohou tak řídit kód, který běží v systému.
Pro předchozí verze poskytl tým Windows CE samostatný produkt s názvem Platform Builder. S CE 6.0 jsou nástroje pro vývoj platformy součástí sady Visual Studio 2005.
Aktualizace systému Windows Embedded CE 6.0 R2
15. listopadu 2007 společnost Microsoft oznámila vydání aktualizované verze Windows Embedded CE 6.0 R2.
Verze R2 doplňuje chybějící prvky předchozí verze a obsahuje řadu nových technologií.
Windows Embedded CE 6.0 R2 obsahuje:
- Protokol RDP verze 6:
- autentizace serveru
- Protokol TSL/SSL
- schopnost pracovat v režimu dvou monitorů a podpora širokoúhlých monitorů
- nové formáty čipových karet
- vylepšená infrastruktura pro vytváření VoIP telefonů
- aktualizovány Windows Media Player a Media Player Control 7
- souborový systém s podporou velkých objemů médií
- Serial ATA a podpora bootloaderu pro [
Windows CE
Zavedení.
Windows CE (aka WinCE) je varianta operačního systému Microsoft Windows pro kapesní počítače, mobilní telefony a vestavěné systémy. Dnes Windows CE (Consumer Electronics) není ořezaná verze Windows pro stolní PC, je založena na zcela jiném jádře a je operačním systémem pracujícím v reálném čase se sadou aplikací založených na Microsoft Win32 API.
Windows Mobile (také známý jako Windows Phone pro větev 6.5.x) je mobilní operační systém vyvinutý společností Microsoft pro vlastní hardwarové platformy Pocket PC (komunikátor) a Smartphone. V současné době probíhá postupné ukončování podpory a vývoje. Zpočátku byla klasická zařízení Windows Mobile kapesní osobní počítače bez možnosti připojení k mobilní síti a nazývala se Pocket PC (PPC). Nástupci Pocket PC jsou operační systémy Windows Mobile Professional, který kromě funkcí PDA podporuje i funkce telefonu, a Windows Mobile Classic, rovněž určený pro PDA, ale postavený na modernějších technologiích.
Pocket PC (zkráceně P/PC nebo PPC) je softwarová a hardwarová platforma pro kapesní osobní počítače a komunikátory od společnosti Microsoft, stejně jako obecný název pro zařízení s dotykovou obrazovkou s operačním systémem Windows Mobile. Na některých z těchto zařízení je možné provozovat jiné operační systémy, například GNU/Linux, NetBSD. V ruštině neexistuje žádný zvláštní termín pro tento typ zařízení. Pojem Pocket PC se používá pro označení celé třídy mobilních počítačů, které se v angličtině nazývají PDA. V roce 2007 Microsoft opustil používání názvu Pocket PC při označování verzí Windows Mobile 6 a odpovídajícím způsobem změnil schéma pojmenování zařízení. Komunikátory by se měly jmenovat zařízení Windows Mobile 6 Professional a jednoduchá PDA (bez telefonních funkcí) by se měla jmenovat Windows Mobile 6 Classic Devices. Tak dlouhé názvy jsou však nepohodlné, takže zařízení založená na Windows Mobile se nadále nazývají Pocket PC.
Architektura Windows CE.
Rodina systémů Microsoft Windows CE je otevřený, škálovatelný OS, který umožňuje, aby byl OS zabalen pro širokou škálu moderních malých zařízení, která kombinují výpočetní, telefonní a síťové schopnosti. Zařízení, na které lze nainstalovat Windows CE, je obvykle navrženo pro specializované použití, často běží samostatně a vyžaduje malý OS, který má deterministické reakce na přerušení.
Nejnovější verzí této rodiny je Microsoft Windows Phone 7 (založený na Windows Embedded CE 6.0, vydaný 11. října 2010). Na rozdíl od jiných RTOS byl Windows CE navržen tak, aby byl kompatibilní s operačními systémy pro všeobecné použití. V současné době má většina moderních zařízení nainstalované a spuštěné Windows Mobile 6.0 a Windows Mobile 6.5 založené na Windows CE 5.2.
Windows CE 5.0 je nástupcem Windows CE 4.2, třetího vydání rodiny Windows CE .NET, 32bitového operačního systému v reálném čase pro mobilní a vestavěné výpočty s podporou mikroprocesorových architektur x86, ARM, MIPS a SuperH.
Novinka oproti předchozí verzi:
Asi 50 nových ovladačů zařízení;
Nástroje pro testování a údržbu: Hlášení chyb systému Windows, rozšíření testovací sady Windows CE
Multimédia: Direct3D Mobile pro multimédia, hry a další aplikace
Zabezpečení: Predikce nebezpečí, výchozí nastavení zabezpečení, podpora standardu šifrování AES, podpora standardů XML (zvyšuje ovladatelnost a flexibilitu operací při práci s Windows CE).
Pro Windows CE 5.0 Microsoft uvolnil licenční podmínky pro zdrojový kód distribuovaný v rámci iniciativy Shared Source. Spotřebitelé tak budou moci distribuovat upravené verze systému pro komerční účely, přičemž si zachovají práva na provedené změny. Dříve Microsoft vyžadoval, aby mu byly všechny provedené úpravy sublicencovány.
Windows CE 5.0 existuje v několika modifikacích. Windows CE 5.0 je často instalován na GPS navigacích a poskytuje minimální funkčnost. Zatímco Windows CE 5.0 .NET je nainstalován na zařízeních třídy PDA.
Windows CE 5.0 .NET obsahuje speciální verzi prováděcího jádra .NET - .NET Compact Framework 1.0 Service Pack 2. Součástí je také sada prohlížečů dokumentů v aplikačních formátech obsažených v Microsoft Office (Word, Excel, PowerPoint), Microsoft Inbox (e-mail klienta) a WordPad (zjednodušený textový editor ve formátu Microsoft Word nebo RTF). Na platformě x86 konkuruje Windows CE 5.0 Javě, Symbian OS, Palm OS.
Windows CE RTOS je modulární s malým jádrem a volitelnými moduly, které běží jako nezávislé procesy. Plánování ve Windows CE je založeno na prioritách. Je podporována vzájemná ochrana jádra a procesů. Navíc je možný režim provozu, kdy mezi procesy a jádrem neexistuje žádná ochrana. Je třeba poznamenat, že přerušení jsou zpracovávána jako vlákna a mají úrovně priority vláken. Windows CE také podporuje vlákna, což jsou vlákna, která jádro nespravuje. Každé vlákno běží v kontextu vlákna, které ho vytvořilo; lze je použít k vytvoření plánovače v rámci vlákna. Taková vlákna se používají v exotických nebo starších aplikacích, ale nejsou vhodná pro systémy v reálném čase.
Architektura Windows CE je znázorněna na Obr. 1. Nejzajímavější na tomto operačním systému je jeho modularita a jasné rozdělení na platformově závislé a platformově nezávislé části. Právě tyto dvě vlastnosti umožňují poměrně snadno přizpůsobit Windows CE konkrétní platformě a konkrétnímu úkolu.
OEM, Microsoft a ISV
Díky modularitě je možné sestavit různé konfigurace operačních systémů, které splňují specifické požadavky zákazníků. To umožňuje výrazně snížit nároky na paměť (zařazením pouze nezbytných komponent) a pokrýt širší spektrum aplikací (postupným rozšiřováním knihovny komponent).
Systém souborů.
Windows CE používá systém souborů TFAT (transaction-safe FAT). Hlavním rysem tohoto FS je, že podporuje přerušení transakcí během provádění. Tak časté události jako vyjmutí paměťové karty nebo ztráta napájení tedy neovlivní integritu FS a nebudou ztraceny žádné uživatelské informace. TFAT pracuje se 2 kopiemi tabulky FAT: tabulkou FAT1, která spravuje aktuální operace, a tabulkou FAT0, která ukládá nejnovější stabilní kopii FAT. Změny FAT0 nebudou uloženy, dokud nebudou úspěšně dokončeny všechny prvky transakce. Pokud se transakce nedokončí úspěšně, disk se obnoví do stavu, ve kterém byl před zahájením transakce. Po úspěšném dokončení všech transakcí se tabulka FAT1 zkopíruje do FAT0.
Teoretický objem TFAT je 2TB, velikost jednoho sektoru je 512 bajtů. Chcete-li upravit existující soubor, TFAT alokuje nový cluster pro bity, které se mění, a vytvoří novou trasu pro řetězec FAT tak, aby řetězec pokrýval nový cluster. To se provádí tak, že pokud transakce není úspěšně dokončena, původní kopie souboru zůstane nedotčena.
Architektura jádra.
Jádro poskytuje základní funkcionalitu OS. Tato funkce zahrnuje procesy, vlákna a správu paměti. Jádro také poskytuje některé možnosti souborového systému.
Jádro používá návrh stránky virtuální paměti ke správě a umístění aplikací do paměti. Systém virtuální paměti poskytuje souvislé bloky paměti ve 4096bajtových stránkách v 64 KB bankách, takže se aplikace nemusí vůbec starat o správu paměti. Pro požadavky na paměť menší než 64 KB může aplikace použít místní haldu, ke které má každá aplikace přístup. Jádro také alokuje paměť na zásobníku pro každý nový proces nebo vlákno. Softwaroví vývojáři mohou používat funkce jádra k alokaci a uvolnění virtuální paměti, použití paměti na lokální haldě, vytvoření rozdělených hald a alokaci paměti ze zásobníku. Jádro poskytuje následující funkce:
Správa paměti
Plánování
Provádění programů v reálném čase
Systémová volání
Symbian OS
Historie OS Symbian
Operační systém Symbian OS (EPOC 32) byl vytvořen společností Symbian, společným podnikem společností Motorola, Ericsson, Nokia a Psion na základě divize Psion Software společnosti Psion. Později se k nim přidaly Matsuflowersa, Kenwood, Fujitsu, Siemens a další.
První vydání („release“) EPOC 32 v dubnu 1997 znamenalo zrod nové generace operačních systémů založených na rozsáhlých zkušenostech společnosti Psion v odvětví přenosných mobilních zařízení.
Od roku 1991 se řada zařízení Psion Series 3 stala osobním digitálním organizérem oblíbeným a cenově dostupným zařízením pro masy. Nový OS se nazývá SIBO (Sixteen-Bit Organizer), často také SYMBIAN OS16.
V letech 1998-2000 významná část systému byla přepsána s cílem optimalizovat kód pro provoz na zařízeních s omezenými prostředky. Počínaje verzí systému 9.x se objevil seriózní ochranný mechanismus - API delimitace v souladu s aplikačními právy (schopnostmi). Hlavním jazykem pro vývoj aplikací je C++ s podporou Javy. Existují také knihovny PIPS pro portování aplikací z jiných OS.
V roce 2005 byl vydán Symbian OS Series 60 3rd Edition, založený na novém jádře EKA2, což vedlo ke zhroucení zpětné kompatibility s programy napsanými pro předchozí verze. V současnosti je nejběžnější (podle počtu zařízení) verze Symbian OS Series 60 3rd Edition a 5th Edition (Symbian^1).
11. února 2011 Nokia oznámila, že Windows Phone 7 se stane klíčovou platformou pro chytré telefony, ale společnost neplánuje opustit platformy Symbian a MeeGo, které v posledních letech vyvinula. Symbian se stane franšízou.
Architektura operačního systému Symbian (jako příklad používáme verzi 7.0s)
Rýže. 1. Architektura OS Symbian
V první řadě to musíte pochopit OS Symbian pro výrobce telefonů se dělí na dvě části: jádro a grafický systém. Díky tomu si mohou výrobci telefonů vytvořit vlastní druh uživatelského rozhraní. Softwarová architektura OS Symbian vytvořeno na principu modulární konstrukce, skládající se z úrovní postavených na sobě:
Integrace jádra a hardwaru- jádro a hardware systému;
Základní služby- základní služby;
Služby OS- služby operačního systému;
Aplikační služby- uživatelské služby;
Rámce uživatelského rozhraní- infrastruktura uživatelského rozhraní;
Java 2 ME- Platforma Java 2 ME.
Systémové jádro a hardware
Rýže. 2. Úroveň integrace jádra a hardwaru
Abstraktní úroveň jádra a hardwaru systému (Integrace jádra a hardwaru) se skládá ze dvou subsystémů znázorněných na Obr. 2. Jádro systému(Kernel Services) je optimalizován pro provoz na procesorech architektury ARM s efektivní správou všech dostupných systémových služeb. Jádro systému poskytuje multi-threading, správu paměti a napájení a také poskytuje přenositelnost na jakýkoli hardware.
Ovladače zařízení(Ovladač zařízení) poskytují nízkoúrovňovou podporu pro softwarové řadiče pro následující zařízení:
klávesnice;
zobrazit;
paměťová karta;
digitální převodník;
infračervené a sériové komunikační porty;
USB 1.1.
Základní služby
Rýže. 3. Základní úroveň služeb
Základní systémové služby(Base Services) poskytují základní nebo základní rámec pro následné komponenty OS Symbian. Základní vrstva služeb se skládá ze dvou subsystémů: nízkoúrovňové knihovny a souborový server. Na Obr. 3. Je uvedena základní úroveň.
Komponent Nízkoúrovňové knihovny obsahuje nízkoúrovňové knihovny a nástroje, které lze použít k řešení problémů v následujících oblastech:
kryptografie;
databáze;
struktura řízení napájení;
podpora kódování;
práce s pamětí;
práce s archivy.
RAM (Random Access Memory) je paměťové zařízení s náhodným přístupem (RAM) používané pro čtení a zápis dat;
NOR blesk;
NAND flash;
paměťová karta MMS;
SD paměťová karta.
Služby operačního systému
Služby operačního systému(OS Services) obsahují sadu komponent infrastruktury OS Symbian pro práci s grafikou, multimédii, kryptografií, komunikací a tak dále. Jedná se o plnohodnotný firmware, jehož základní komponenta vychází z předchozích úrovní operačního systému. Vrstva OS Services je rozdělena do čtyř subsystémů s řadou komponent. Na Obr. Obrázek 4 ukazuje vrstvu OS Services.
Rýže. 4. Úroveň služeb OS
Služba připojení k počítači(PC Connect Services) zajišťuje komunikaci mezi telefonem a počítačem prostřednictvím specializovaného softwaru a také vývojářských nástrojů (Toolkit) pro vytváření programů v počítači.
Grafický servis(Graphics Services) poskytuje interakci s obrazovkou a klávesnicí na základě grafického subsystému a poskytuje přímý přístup k obrazovce, vstupnímu zařízení a vyhlazování grafiky. To vše se děje na základě HAL (Hardware Abstraction Layer).
Datová služba(Comms Services) poskytuje komunikační infrastrukturu pro operační systém Symbian. Především se jedná o telefonování, síťové služby a komunikační služby se sériovými a infračervenými porty, USB a Bluetooth.
Telefonní systém umožňuje pracovat s následujícími standardy:
GSM (Fáze 2+),
GPRS (r4, třída B),
CDMA 2000 (lx),
EDGE (ECSD, EGPRS),
WCDMA(r4).
TCP, IPv4, IPv6, MSCHAPv2;
IPSec;
TCP/IP;
vícenásobné adresování.
IrDA;
Bluetooth.
DES; Q 3DEC;
RC2-128;
RSA;,
PKCS#7.
Rýže. 5. Multimediální systém
Vytváření 3D her v OS Symbian možné s vhodnou hardwarovou podporou a založené na OpenGL ES. Práce s 2D grafikou je postavena prostřednictvím GDI (Graphics Device Interface - grafické rozhraní zařízení) systému Symbian. Všechny telefony s operačním systémem Symbian také podporují zvuk a video.
Uživatelské služby
Vrstva Application Services zapouzdřuje různé mechanismy, které umožňují uživateli pracovat s daty. OS Symbian obsahuje vestavěný balíček aplikací, jako jsou: kalendář, poznámky, budík, přenos SMS, přístup k emailu a tak dále. Uživatelská služba se skládá ze čtyř podsystémů znázorněných na Obr. 6.
Rýže. 6. Úroveň služeb pro uživatele
PIM(Personal Information Manager - správce osobních informací) poskytuje standardní mechanismy pro práci s uživatelskými daty. Příkladem může být jednoduchý organizér, notebook nebo kancelářské aplikace implementované v OS Symbian. Existuje velká sada rozhraní API pro vytváření vlastních vlastních programů.
Synchronizace dat(Data Synchronization) je postaven na základě mechanismu OMA SyncML 1.1, který zajišťuje synchronizaci dat na principu server/klient.
Zasílání zpráv(Messaging) podporuje všechny hlavní typy zpráv: Podporuje také protokoly POP, SMTP/SHARP pro odesílání a přijímání například e-mailů (Procházení). Podporovány jsou WAP, HTTP, XHTTP a systémová knihovna má mnoho tříd pro vytváření vlastních programů.
Infrastruktura uživatelského rozhraní
User Interface Framework (UI Framework) je systém, na kterém mohou výrobci mobilních zařízení vytvářet své grafické rozhraní založené na mechanismech OS Symbian. Rozumným a vyváženým rozhodnutím bylo oddělit systém na jádro a grafiku. Rámec uživatelského rozhraní se skládá ze dvou komponent. První je UI Applications Framework, která poskytuje možnost vytvořit si vlastní uživatelské rozhraní, které můžete vidět na svém telefonu. Druhým je UI Toolkit (User Interface Developer Tools). Na základě těchto nástrojů vyvíjejí výrobci telefonů své SDK a s pomocí kterých programátoři vytvářejí své programy. Tento přístup rozšiřuje okruh výrobců, kteří mají zájem o portování operačního systému Symbian na své modely telefonů.
Multitasking a další funkce jádra EKA2 v OS Symbian.
Symbian OS využívá preemptivní multitasking. Jedná se o typ multitaskingu, kdy operační systém sám předává řízení z jednoho vykonávajícího programu na druhý v případě dokončení I/O operací, výskytu událostí v hardwaru počítače, vypršení časovačů a časových úseků, popř. příjem určitých signálů z jednoho programu do druhého. V tomto typu multitaskingu lze procesor přepínat z provádění jednoho programu na provádění jiného bez jakéhokoli přání prvního programu a doslova mezi libovolnými dvěma instrukcemi v jeho kódu. Rozdělení času CPU provádí plánovač procesu. Kromě toho může být každé úloze přiřazena určitá priorita uživatelem nebo samotným operačním systémem, což poskytuje flexibilní kontrolu nad rozdělením času procesoru mezi úkoly (můžete například snížit prioritu programu náročného na zdroje, a tím snížit jeho rychlost, ale zvýšení výkonu procesů na pozadí). Tento typ multitaskingu poskytuje rychlejší odezvu na akce uživatele.
Android
Funkce platformy Android
První věc, která stojí za zmínku o platformě Android, je, že je postavena na Linuxu se vším, co to znamená, včetně bezpečnosti. Každá aplikace nainstalovaná v systému Android žije ve své vlastní oblasti, používá pouze soubory nezbytné pro provoz a nemá přístup k souborům jiných aplikací (3):
Operační systém Android je víceuživatelský systém Linux, kde každá aplikace je ve skutečnosti jedinečným uživatelem.
Standardně systém přiděluje každé aplikaci jedinečné identifikační číslo – uživatelské ID. O tomto ID přitom ví pouze operační systém, ale pro aplikaci je skrytý. Operační systém pak nastaví oprávnění pro každý soubor v aplikaci tak, aby k nim měla přístup pouze tato aplikace.
Každý proces v systému má svůj vlastní virtuální stroj, takže kód běží izolovaně od ostatních aplikací.
Ve výchozím nastavení každá aplikace spouští svůj vlastní linuxový proces. Android zahájí proces, když komponenty aplikace potřebují zpracování, a poté proces ukončí, když už prostředky nepotřebuje, nebo když je třeba uvolnit systémové prostředky pro jinou úlohu.
V rámci operačního systému je možné, aby si dvě různé aplikace nastavily stejné ID, které umožní aplikacím přistupovat ke svým souborům. Kvůli úspoře systémových prostředků mají aplikace se společným ID možnost běžet ve stejném procesu Linuxu a používat společný virtuální stroj (aplikace musí mít také stejný certifikát).
Každá aplikace může také vyžadovat přístup ke kontaktům uživatele, SMS zprávám, paměťovým médiím, fotoaparátu, Bluetooth atd. V tomto případě musí všechny aplikace obdržet potvrzení od uživatele pro tyto operace.
Historicky dvě oblasti, kde mobilní aplikace zaostávaly za svými desktopovými protějšky, byly grafika/multimédia a úložiště dat. Android problém s grafikou řeší nativní podporou 2-D a 3-D grafiky včetně knihovny OpenGL. Úkol ukládání dat usnadňuje populární open source databáze SQLite platformy Android. Obrázek 1 ukazuje zjednodušené schéma vrstev softwaru Android.
Celkově, jak je patrné z diagramu, je v architektuře 5 úrovní: aplikační úroveň, aplikační rámec, sdílené knihovny a úrovně virtuálního stroje a úroveň jádra (linuxové jádro 2.6).
Vrstva aplikací
Android obsahuje sadu základních aplikací: e-mailové a SMS klienty, kalendář, různé mapy, prohlížeč, program pro správu kontaktů a mnoho dalšího. Všechny aplikace běžící na platformě Android jsou napsány v Javě.
Vrstva aplikačního rámce
Android vám umožňuje využít plný výkon rozhraní API používaných v základních aplikacích. Architektura je postavena tak, že jakákoliv aplikace může využívat již implementované schopnosti jiné aplikace za předpokladu, že tato otevře přístup k využití její funkčnosti. Architektura tedy implementuje princip opětovného použití komponent OS a aplikací.
Základem všech aplikací je soubor systémů a služeb:
1. Systém zobrazení je bohatá sada zobrazení s rozšiřitelnými funkcemi, která se používá k vytvoření vzhledu aplikací, včetně komponent, jako jsou seznamy, tabulky, vstupní pole, tlačítka atd.
2. Poskytovatelé obsahu jsou služby, které aplikacím umožňují přístup k datům z jiných aplikací a také poskytují přístup k jejich vlastním datům.
3. Správce prostředků je navržen pro přístup k řetězcovým, grafickým a dalším typům zdrojů.
4. Správce upozornění umožňuje libovolné aplikaci zobrazovat vlastní upozornění ve stavovém řádku.
5. Activity Manager řídí životní cyklus aplikací a poskytuje navigační systém pro historii práce s aktivitami.
Runtime vrstva (Android Runtime)
Android obsahuje sadu základních knihoven, které poskytují většinu funkcí základních jazykových knihoven Java. Platforma používá optimalizovaný virtuální stroj Dalvik orientovaný na registry, na rozdíl od standardního virtuálního stroje Java, který je orientován na zásobník. Každá aplikace běží ve vlastním procesu s vlastní instancí virtuálního stroje. Dalvik používá formát Dalvik Executable (*.dex), který je optimalizován pro minimální využití paměti aplikace. To zajišťují takové základní funkce linuxového jádra, jako je vytváření vláken a nízkoúrovňová správa paměti. Bytový kód Java, ve kterém jsou vaše aplikace napsány, je zkompilován do formátu dex pomocí nástroje dx, který je součástí sady SDK.
Úroveň jádra Linuxu
Android je založen na operačním systému Linux verze 2.6, a proto poskytuje systémové služby jádra, jako je správa paměti a procesů, zabezpečení, sítě a ovladače. Jádro také slouží jako abstraktní vrstva mezi hardwarem a softwarem Linux Kernel 2.6.
Android obsahuje sadu knihoven napsaných v C/C++, které používají různé systémové komponenty. Tyto knihovny mohou používat i vývojáři.
Architektura aplikace
Jak již bylo zmíněno, Android běží nad linuxovým jádrem. Aplikace pro Android jsou napsány v programovacím jazyce Java a běží na virtuálním stroji (VM). Je důležité si uvědomit, že virtuální stroj není JVM, jak byste mohli očekávat, ale open source technologie zvaná Dalvik Virtual Machine. Jak bylo uvedeno výše, každá aplikace pro Android běží v instanci virtuálního počítače Dalvik, která je zase obsažena v procesu spravovaném linuxovým jádrem, jak je znázorněno na obrázku 2.
Aplikační komponenty
Aplikační komponenty jsou základními stavebními kameny, ze kterých je sestaven program pro Android. Existují čtyři různé typy součástí. Každý typ má jedinečný účel a svůj vlastní životní cyklus, který určuje, jak jsou vytvářeny a ničeny. Takže tyto komponenty jsou:
Činnosti
Služby
Poskytovatelé obsahu (zdroje dat)
Vysílací přijímače
Charakteristickým rysem operačního systému Android je, že aplikace mohou spouštět součásti jiných aplikací. Aplikace jsou však od sebe odděleny přísnými oprávněními ke každému zdroji, a proto nemohou přímo přistupovat ke zdrojům jiných lidí, i když jsou tyto zdroje označeny jako veřejné. Nicméně jádro má přístup ke všem aplikacím atd. k jejich součástem. Proto, aby aplikace 1 získala součást aplikace 2, bude muset nejprve kontaktovat jádro. Jádro rozhodne, zda je možné přenést do aplikace 1 komponentu aplikace 2 (pokud byla architektura aplikace původně navržena tak, aby jednotlivé komponenty spouštěla jiným softwarem) a přenese ji, pokud taková možnost existuje.
Výše uvedený obrázek ukazuje postup:
Aplikace 1 žádá jádro, aby jí přidělilo nějaké prostředky z aplikace 2.
Jádro přistupuje k aplikaci 2
Jádro se spustí a přijme Application Activities 2
Jádro vrátí spuštěné aktivity do application1
Odeslání vaší dobré práce do znalostní báze je snadné. Použijte níže uvedený formulář
Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.
Zveřejněno dne http://www.allbest.ru/
Abstraktní
Ooperační systémyWINDOWSC.E., MOBILNÍAKAPSAPC
Zavedení
Dnes se trh s terminály pro sběr dat v systému Windows nadále vyvíjí rychlým tempem. To je vysvětleno skutečností, že tato zařízení jsou žádaná v automatizaci skladových a logistických činností. TSD v OS Windows otevírají široké možnosti pro programování a řešení různých problémů.
Mezi zařízeními je však ještě jeden důležitý rozdíl – typ systému. Operační systém Windows se dělí na Windows Mobile a Windows CE. V tomto článku budeme hovořit o podobnostech a rozdílech mezi těmito operačními systémy a pokusíme se pochopit vhodnost výběru jedné nebo druhé verze.
Tato esej představuje 3 typy operačních systémů, které jsou součástí Windows. Zde můžeme vidět systémy jako Winwows CE, Windows Mobile a Pocket PC.
Za zmínku také stojí: názvy Windows CE, Windows Mobile, Pocket PC se často používají zaměnitelně. To není úplně správné. Windows CE 3.0 je modulární operační systém, který slouží jako základ pro několik tříd zařízení. Každý vývojář si může koupit sadu nástrojů (Platform Builder), která obsahuje všechny tyto komponenty a programy, které vám umožní postavit si vlastní platformu. Aplikace jako Word Mobile / Pocket Word však nejsou součástí této sady nástrojů.
Windows Mobile lze nejlépe chápat jako sadu platforem založených na Windows CE. V současné době tato sada obsahuje platformy: Pocket PC, SmartPhone a Portable Media Center. Každá platforma používá jinou sadu součástí Windows CE plus vlastní sadu souvisejících funkcí a aplikací.
Pokusme se tedy těmto systémům porozumět podrobněji.
WindowsC.E.
Windows CE (také známý jako WinCE) je varianta operačního systému Microsoft Windows pro kapesní počítače, chytré telefony a vestavěné systémy. Dnes Windows CE (Compact Edition / Compact Embedded) není oříznutou verzí Windows pro stolní počítače, je založen na zcela jiném jádře a je operačním systémem pracujícím v reálném čase se sadou aplikací založených na Microsoft Win32. API.
|
datum vydání |
kódové jméno |
Poznámky |
||
|
listopadu 1996 |
||||
|
září 1997 |
· Podporuje architektury: ARM, MIPS, PowerPC, StrongARM, SuperH, x86 · Přidána podpora SSL 2.0 |
|||
|
ledna 2002 |
"Talisker/Jameson/McKendric" |
· Je základem "Pocket PC 2003" · Přidána podpora pro Bluetooth, TLS (SSL 3.1), IPsec L2TP VPN, Kerberos |
||
|
srpna 2004 |
· Je základem Windows Mobile 5.0 a 6.x Přidáno: · Asi 50 nových ovladačů zařízení Nástroje pro testování a údržbu: Hlášení chyb systému Windows, rozšíření testovací sady Windows CE · Multimédia: Direct3D Mobile pro multimédia, hry a další aplikace Zabezpečení: Predikce nebezpečí, výchozí nastavení zabezpečení, podpora šifrování AES · Podpora standardů XML (zvyšuje ovladatelnost a flexibilitu operací při práci s Windows CE). Podpora protokolu RDP (Remote Desktop Protocol). Pro Windows CE 5.0 Microsoft uvolnil licenční podmínky pro zdrojový kód distribuovaný v rámci iniciativy Shared Source. Spotřebitelé tak budou moci distribuovat upravené verze systému pro komerční účely, přičemž si zachovají práva na provedené změny. Dříve Microsoft vyžadoval, aby mu byly všechny provedené úpravy sublicencovány. |
|||
|
září 2006 |
Přidáno: · Protokol RDP 6.0 · Ověření serveru - protokol TSL/SSL · Pracujte v režimu dvou monitorů a širokoúhlého monitoru · Infrastruktura pro vytváření VoIP telefonů podporujících videohovory · Aktualizovaný Windows Media Player a verze 7 Media Player Control · Podpora Serial ATA a aktualizovaný Bootloader pro FAT32 |
|||
|
· podpora pro Dual Core (dvoujádrové procesory SMP a ARMv6) · doplněk pro vývojové prostředí Visual Studio 2008 Bluetooth 2.1 Umístění Wi-Fi · podpora pro sadu služeb Cellcore · standard chytré domácnosti DLNA (Digital Living Network Alliance) DRM (systém správy digitálních práv) Protokol přenosu médií · Zásuvné moduly prohlížeče IE7 pro zobrazování multimediálního obsahu · Rozhraní síťového ovladače NDIS 6.1 · UX C++ XAML API pro technologie WPF - Windows Presentation Foundation a Silverlight (pro vytváření pohodlných a funkčních uživatelských rozhraní) |
||||
Charakteristika
Windows CE je komponentní, multi-tasking, multi-threaded, multiplatformní operační systém s podporou v reálném čase. Vývojáři mají k dispozici asi 600 komponent, pomocí kterých mohou vytvářet vlastní bitové kopie operačního systému, které obsahují pouze funkcionalitu nezbytnou pro dané zařízení.
Windows CE je optimalizován pro zařízení s minimální pamětí: jádro Windows CE může běžet na 32 KB paměti. S grafickým rozhraním (GWES) bude Windows CE vyžadovat alespoň 5 MB. Zařízení často nemají žádné diskové úložiště a mohou být navržena jako "uzavřená" zařízení bez uživatelské rozšiřitelnosti (například OS může být "pevně zapojen" do ROM).
Windows CE poskytuje vývojářům aplikací sadu API založených na standardním Win32 API a doplněných o specializované API pro vestavěná zařízení. Vzhledem k tomu, že CE podporuje pouze část Win32 API a má určitá specifika související s vestavěnou povahou operačního systému, mohou aplikace napsané pro desktopové verze operačního systému Windows vyžadovat další přizpůsobení a úpravy, aby mohly fungovat na vestavěných zařízeních; a v každém případě, aby bylo možné na zařízení spouštět programy, bude nutné je znovu zkompilovat. operační počítač smartphone
Ale stejně jako verze Windows pro stolní počítače používá Windows CE standardní formát spustitelných souborů - Portable Executable (PE). To umožňuje vývojářům používat většinu standardních nástrojů, které pracují s formátem PE, jako je Dependency Walker nebo DumpBin.
Mnoho platforem je založeno na Windows CE, včetně kapesních PC, Palm-size PC, Pocket PC, Pocket PC 2002, Pocket PC 2003, Pocket PC 2003 SE, Smartphone 2002, Smartphone 2003, Windows Mobile, Meizu OS a mnoha průmyslových zařízení a vestavěné systémy. Konzole Sega Dreamcast měla podporu pro Windows CE. Samotný Windows CE nebyl součástí původní dodávky, ale mohl být spuštěn na set-top boxu z CD. Některé hry tuto funkci využívají.
WindowsMobilní
Windows Mobile je mobilní operační systém vyvinutý společností Microsoft pro vlastní hardwarové platformy Pocket PC (kapesní osobní počítače, komunikátory) a Smartphone (smartphony). V současné době není vyvíjen ani podporován.
|
Jméno |
kódové jméno |
Verze Windows CE |
Verze pro Windows Mobile |
PC synchronizační software |
||
|
1.0 sestavení 126-457 |
H/PC Explorer 1.0 |
|||||
|
2.0 sestavení 7258-7260 |
Windows CE Services 2.0 |
|||||
|
3.0.9348 Sestavení 9351 |
||||||
|
3.0.11171 Sestavení 11178 |
||||||
|
Windows Mobile 2003 |
20.4.1081 Sestavení 13100 |
|||||
|
Windows Mobile 5.0 |
5.1.1700 Sestavení 14334-14397 |
|||||
|
Windows Mobile 6 |
5.2.318 Sestavení 15341.0.0.0 |
|||||
|
Windows Mobile 6.1 |
5.2.19202 Sestavení 19202.1.0.0 |
ActiveSync 4.5, Windows Mobile Device Center |
||||
|
Windows Mobile 6.1.4 |
5.2.19588 Sestavení 19588.1.1.4 |
ActiveSync 4.5, Windows Mobile Device Center |
||||
|
Windows Mobile 6.5 |
5.2.20757 Sestavení 20757.1.4.0 |
ActiveSync 4.5, Windows Mobile Device Center |
||||
|
Windows Mobile 6.5.1 |
října 2009 |
5.2.23063 Sestavení 23063.5.3.0 |
ActiveSync 4.5, Windows Mobile Device Center |
|||
|
Windows Mobile 6.5.3 |
5.2.28008 Sestavení 28008.5.3.0 |
ActiveSync 4.5, Windows Mobile Device Center |
Pocket PC 2000 (Windows CE 3.0 Pocket PC Edition)
Pocket PC 2000 (první verze Windows Mobile), kódové označení Rapier. Vydáno 19. dubna 2000 na základě Windows CE 3.0. To byl debut a později byl operační systém nazýván Windows Mobile. Má být také nástupcem operačního systému Palm-Size PC. Zpětná kompatibilita s PC aplikacemi Palm-Size je zachována. Pocket PC 2000 je primárně určen pro PDA, ale několik zařízení Palm-Size PC lze upgradovat. Kromě toho bylo pro Pocket PC 2000 vydáno několik telefonů, ale edice pro Smartphone ještě nebyla vytvořena. Podporováno bylo pouze rozlišení 240×320 (QVGA). Podporovány byly také vyjímatelné paměťové karty CompactFlash a Multimedia Card. V té době nebyla pro zařízení Pocket PC definována žádná konkrétní architektura procesoru. V důsledku toho bylo Pocket PC 2000 vydáno na několika architekturách: SH-3, MIPS a ARM.
Zpočátku byl Pocket PC podobný operačním systémům Windows 98, Windows Me a Windows 2000.
Funkce/vestavěné aplikace pro Pocket PC 2000 zahrnovaly následující:
Pocket Internet Explorer
Windows Media Player
Microsoft Reader
Ručně psané poznámky
Podpora rozpoznávání znaků
Infračervený (IR) port
Pocket PC 2002 (kódové označení Merlin), založený na Windows CE 3.0, je prvním vydáním pod názvem Pocket PC. Zaměřeno na zařízení Pocket PC bez klávesnice s rozlišením QVGA (320×240). Poprvé se objevuje podpora pro zařízení bez dotykové obrazovky, která dává vzniknout vzhledu prvních „chytrých“ zařízení na Windows Mobile.
Windows Mobile 2003
23. června 2003 představil Microsoft další generaci operačního systému Pocket PC s názvem Windows Mobile 2003 (kódové označení Ozone, Windows CE verze 4.20). Operační systém má nově aplikaci pro práci s grafickými soubory (Pictures), vylepšený je prohlížeč Pocket Internet Explorer (více optimalizovaný pro prohlížení velkých stránek na malé obrazovce, podpora Java skriptů). Systém dostal podporu nových bezdrátových standardů – Bluetooth, Wi-Fi, IPSec/L2TP, IPv6.
Windows Mobile 2003 byl vydán ve čtyřech edicích: Windows Mobile 2003 pro Pocket PC Premium Edition, Windows Mobile 2003 pro Pocket PC Professional Edition, který postrádal řadu programů ve srovnání s Premium edicí, pro vytvoření levnějších zařízení, Windows Mobile 2003 pro Pocket PC Phone Edition a Windows Mobile 2003 pro Smartphone.
Windows Mobile 2003 SE
24. března 2004 byl představen Windows Mobile 2003 Second Edition s kódovým označením Ozone Update. Operační systém je postaven na jádře Windows CE 4.21. Významnými novinkami aktualizace systému je možnost změny orientace obrazovky z vertikální na horizontální a podpora rozlišení obrazovky VGA (640×480), stejně jako obrazovky se čtvercovým poměrem stran. Pro ochranu vašeho bezdrátového připojení byla přidána podpora pro Wi-Fi Protected Access (WPA).
Windows Mobile 5.0
Operační systém Windows Mobile 5.0 (kódové označení Magneto, Windows CE verze 5.1) byl představen 10. května 2005 na konferenci Mobile and Embedded Developers Conference v Las Vegas. Změny v rozhraní mají za cíl zlepšit navigaci joystickem a ovládání zařízení jednou rukou; kancelářský balík byl přejmenován z Pocket Office na Office Mobile, čímž se upustilo od používání kapesního formátu dokumentů ve prospěch původních a v rámci balíku byl přidán nový program - PowerPoint Mobile - pro prohlížení prezentací; nový přístup k práci s pamětí zařízení, který je zodpovědný za bezpečnost dat. Operační systém má vestavěnou podporu pro QWERTY klávesnici, USB 2.0 a mobilní sítě 3G. Windows Mobile 5.0 používá Windows Media Player 10 Mobile, ActiveSync 4.0.
Po instalaci aktualizačního balíčku AKU 3 se systém dočkal podpory .NET Compact Framework 2, byla vylepšena podpora standardů WPA2 a QoS, Internet Explorer Mobile (podpora AJAX) a práce s Bluetooth (FTP profil, kvalita profilu A2DP).
Windows Mobile 6
Windows Mobile 6 byl představen 12. února 2007 v Barceloně na světovém kongresu 3GSM 2007. Verze je postavena na Windows CE 5.2 a má kódové označení "Crossbow". Systém byl vydán ve třech edicích pro PDA (Windows Mobile 6 Classic), pro komunikátory (Windows Mobile 6 Professional) a pro chytré telefony (Windows Mobile 6 Standard).
Windows Mobile 6 má zvýšený výkon, přidal podporu pro IP telefonii, integroval shellovou aplikaci Marketplace pro vytvoření úložiště aplikací, integrovanou integraci s online službami Windows Live, vestavěné šifrování paměťových karet a šestá verze má mírně aktualizovaný vzhled. a systémové zvuky. Ve Windows Mobile 6 se poprvé objevila funkce automatické aktualizace systému (Windows Update).
Windows Mobile 6.1
V dubnu 2008 byla na výstavě CTIA Wireless 2008 představena malá aktualizace operačního systému s číslem 6.1. Má nové funkce prohlížeče Internet Explorer Mobile ("Zoom", "Procházení stránek"), podporu pro šifrování souborů v zařízení, nový režim pro zobrazování SMS korespondence, správce úloh a podporu Správce mobilních zařízení, která je užitečná pro firemního sektoru. U operačního systému v edici pro chytré telefony (Windows Mobile 6.1 Standard) bylo možné nahradit standardní obrazovku novým uživatelským „kolotočovým“ rozhraním. Verze Windows CE je 5.2.19202.
Windows Mobile 6.5
Windows Mobile 6.5 byl oznámen v únoru 2009 na Mobile World Congress 2009 v Barceloně, nová verze operačního systému byla oficiálně vydána v květnu 2009. 6. října 2009 se začala objevovat zařízení založená na novém systému. Windows Mobile 6.5 je postaven na Windows CE 5.2.21234.
Ve Windows Mobile 6.5 došlo k mnoha změnám týkajícím se rozhraní zaměřeného na používání zařízení prsty: hlavní nabídka je na ploše s ikonami v šestiúhelnících, změnila se obrazovka „Today“ (prvky orientované na prsty); změnila se také zamykací obrazovka, kde se objevily informace o dění v systému s rychlým přístupem k hlavním funkcím zařízení, byl aktualizován mobilní prohlížeč Internet Explorer Mobile na verzi šest, byla vylepšena služba Windows Marketplace for Mobile jako úložiště aplikací a objevila se nová online služba - Můj telefon (synchronizace a ukládání dat).
V únoru 2010 se objevilo první zařízení běžící na aktualizované verzi systému Windows Mobile 6.5.3, novinkami této aktualizace byla podpora kapacitních obrazovek, multidotyková podpora, změna tlačítek ve spodní části obrazovky na kulaté tvar, aktualizované rozhraní operačního systému, ještě více přizpůsobené pro ovládací prsty.
Windows Phone je mobilní operační systém, který je nástupcem Windows Mobile, ale není s ním kompatibilní. S vydáním Windows Mobile verze 6.5 začal Microsoft vytvářet značku s názvem Windows Phone. Tak se začaly nazývat všechny telefony s tímto operačním systémem, ale první operační systém Windows Phone (ihned s číslem 7 - jako pokračování řady mobilních systémů od Microsoftu) vyšel 11. října 2010. 21. října začaly první dodávky zařízení na nové platformě, včetně zařízení od HTC, LG a Samsung. Operační systém využívá nové rozhraní nazvané „Metro“ a integruje sociální sítě a služby Microsoftu – Zune a Xbox Live.
Charakteristika
Windows Mobile pro Pocket PC (dotyková zařízení) standardně obsahuje následující funkce:
· Domovská obrazovka Dnes Dnes) zobrazuje aktuální datum, informace o majiteli, nadcházející schůzky, nové zprávy a úkoly. Počínaje verzí WM 6.5 se tato obrazovka nazývá „Domovská obrazovka“;
· tlačítko "Start" umístěné v horní liště otevře nabídku se seznamem programů a odkazů na služby, stejně jako v desktopové verzi Windows;
· na hlavním panelu se zobrazuje aktuální čas, možnost zvukového profilu a nabití baterie;
· mobilní verze Microsoft Office - Office Mobile;
· softwarový balík Outlook Mobile;
· mobilní prohlížeč Internet Explorer Mobile, založený na desktopové verzi IE;
· Windows Media Player pro Windows Mobile;
· integrace se službami Windows Live;
· klient pro PPTP VPN;
· Funkce Internet Connection Sharing (ICS), která vám umožní sdílet vaše internetové připojení s vaším stolním počítačem přes USB nebo Bluetooth;
· souborový systém a struktura složek jsou podobné jako ve Windows 9x/Windows NT;
· multitasking.
Hlavní rozdíly verze smartphonů z Pocket PC:
· rozhraní přizpůsobené tvaru telefonu je navrženo pro tlačítkové ovládání zařízení, z tohoto důvodu nejsou programy Pocket PC a Smartphone vzájemně kompatibilní;
· Domovská obrazovka „Dnes“ zobrazuje (v pořadí shora dolů) zástupce nedávno spuštěných aplikací, aktuální datum, nadcházející schůzky, zvukový profil a nové zprávy;
· tlačítko "Start" se nachází na spodním panelu;
· seznam programů je zobrazen na samostatné obrazovce;
· není k dispozici žádná klávesnice na obrazovce kvůli přítomnosti standardní (mobilní i QWERTY).
KapsaPC
Pocket PC (zkráceně P/PC nebo PPC) je softwarová a hardwarová platforma pro kapesní osobní počítače a komunikátory od společnosti Microsoft, stejně jako obecný název pro zařízení s dotykovou obrazovkou s operačním systémem Windows Mobile. Na některých z těchto zařízení je možné provozovat i jiné operační systémy, například Linux, NetBSD.
Pro tento typ zařízení neexistuje v ruštině žádný zvláštní termín. Pojem Pocket PC se používá pro označení celé třídy mobilních počítačů, které se v angličtině nazývají PDA.
V roce 2007 Microsoft opustil používání názvu Pocket PC při označování verzí Windows Mobile 6 a odpovídajícím způsobem změnil schéma pojmenování zařízení.
Komunikátory by se měly jmenovat zařízení Windows Mobile 6 Professional a jednoduchá PDA (bez telefonních funkcí) by se měla jmenovat Windows Mobile 6 Classic Devices. Tak dlouhé názvy jsou však nepohodlné, takže zařízení založená na Windows Mobile se nadále nazývají Pocket PC.
Podle Microsoftu je Pocket PC "příruční zařízení, které uživatelům umožňuje ukládat a získávat e-maily, kontakty, schůzky, hrát média, hrát hry, posílat textové zprávy přes MSN Messenger, číst webové stránky a další."
Z technického hlediska je Pocket PC standardem od společnosti Microsoft, který stanovuje řadu hardwarových a softwarových požadavků na mobilní zařízení, aby mohlo být označeno standardním štítkem Pocket PC. Každé takové zařízení musí splňovat zejména požadavky:
· běží Windows Mobile, edice pro Pocket PC
· je dodáván se specifickou sadou aplikací v ROM
· má dotykovou obrazovku (dotyková obrazovka)
· má sadu směrových tlačítek (directional pad) nebo touchpad (touchpad)
· má sadu přeprogramovatelných tlačítek pro spouštění aplikací
· Běží na procesoru ARM verze 4, Intel Xscale, MIPS nebo SH3.
Závěr
V této eseji jsme tedy zkoumali 3 operační systémy. V každé z nich jsme se podívali na hlavní charakteristiky, vlastnosti jednotlivých verzí a vlastně i verze samotné.
Volbu OS lze vysvětlit dostupností hotových řešení na konkrétním systému. Řekněme, že společnost zakoupila ovladače pro terminál pro sběr dat Wi-Fi pro 1C Enterprise založený na Mobile SMARTS pro staré TSD. Během používání zaměstnanci vyvíjeli vlastní vývoj (databáze s unikátními úpravami od programátora, sady utilit, programy atd.). A nyní, o několik let později, když nastal čas na obměnu zařízení, vyvstává otázka, jak tento vývoj zachovat a pokračovat ve stabilním a dobře fungujícím provozu. Software a ovladače, stejně jako knihovny .NET Compact Framework pro Windows Handheld Embedded jsou nekompatibilní s těmi napsanými pro Windows CE. Současně byly vynaloženy značné finanční, časové a pracovní zdroje na instalaci a odladění zařízení.
Aby se takovým situacím předešlo, výrobci i nadále uvádějí na trh terminály pro sběr dat založené na Windows CE, a to i přes obrovskou popularitu Windows Handheld Embedded.
Můžeme říci, že všechny tyto systémy jsou dobré. Není zde žádný konkrétní vůdce. Každý si sám vybere, s čím je pro něj výhodnější pracovat. Může to být komunikátor, jehož základem bude Pocket PC, nebo stolní počítač, jehož operační systém bude mít mnoho funkcí a variant, stejně jako časté aktualizace, které zkvalitňují a zpříjemňují práci.
A přesto se mi zdálo, že existuje nějaké spojení mezi Windows Mobile a Pocket PC. Každý z nich má ale určité rysy, které je od sebe odliší.
Reference
1. Článek: Operační systém Windows CE http://www.fight.org.ua/(datum přístupu 04/04/15)
2. Článek: Windows CE https://ru.wikipedia.org/wiki/Windows_CE (přístup 4/05/15)
3. Článek: Rozdíly mezi Windows Mobile a Windows CE v terminálech pro sběr dat http://habrahabr.ru/company/scancode/blog/241585/ (přístup 4/06/15)
4. Článek: Pocket PC https://ru.wikipedia.org/wiki/Pocket_PC (přístup 6/06/15)
5. Článek: Windows Mobile https://ru.wikipedia.org/wiki/Windows_Mobile (vstup 06.06.15)
Aplikace
Windows CE 6.0 Windows CE 5.0
Windows CE 7.0 Windows CE 3.0
Windows Mobile Phone 8 Windows Mobile 7.0
Windows Mobile 6.0 Windows Mobile 5.0 Windows Mobile 2000
Pocket PC hp Pocket PC Windows 7
Publikováno na Allbest.ru
...Podobné dokumenty
Historie stvoření. Windows 9x/NT. Operační systém Microsoft Windows. Výhody a nevýhody Windows. Některé kombinace kláves pro Windows 9x a NT. Windows XP Professional. Nejpokročilejší ochrana.
abstrakt, přidáno 18.07.2004
Charakteristika operačního systému. Historie vývoje Windows. Srovnávací charakteristiky verzí Windows. Prvky a nástroje systému Windows XP. Aplikační programy ve Windows XP. Práce na stolních a přenosných počítačích se systémem Windows.
zpráva, přidáno 16.10.2011
Použití operačních systémů Microsoft Windows. Vývoj operačního systému Windows 1.0. Vlastnosti a vlastnosti následujících verzí. Vydání vlastních operačních systémů společnosti, vylepšení a inovace, verze Windows XP a Vista.
abstrakt, přidáno 01.10.2012
Seznámení s technickými vlastnostmi osobního počítače. Instalace operačního systému Windows 7 a ovladačů Metody čištění Windows XP Professional SP3. Metody obnovy operačního systému. Provedení instalace Microsoft Office 2010.
zpráva z praxe, přidáno 22.09.2014
Univerzální víceúčelový síťový operační systém Windows NT Server. Použití Windows NT Workstation jako nevyhrazeného serveru v sítích peer-to-peer a jako síťového klienta. Operační systémy Windows 2003, Windows Vista a Windows 7.
prezentace, přidáno 23.10.2013
Aplikační programy a utility. Nejjednodušší funkce operačního systému. Historie vývoje grafického operačního shellu Windows společností Microsoft Corporation. Verze řady síťových operačních systémů Windows NT (Millennium Edition, 2000, XP, Vista, Seven)
prezentace, přidáno 12.10.2013
Historie operačního systému Microsoft Windows. První verze Windows. Podpora multimédií v budoucích verzích. Hlavní verze systému Windows 7. Hlavní panel systému Windows 7, nové možnosti správy oken. Podpora pro 64bitové systémy.
práce v kurzu, přidáno 31.03.2011
Studium obecných pojmů operačního systému Android, vyvinutého pro komunikátory, tablety, založené na jádře Linuxu. Vývoj softwaru pro Android. Výhody a nevýhody mobilního operačního systému Windows Mobile.
abstrakt, přidáno 16.04.2012
Využití osobních počítačů různých tříd. Práce s vestavěnými programy Windows. Charakteristika běžných operačních systémů (Windows 3.X, 9X, NT, 2000, XP, Windows7, Vista). Typy antivirových programů a ochrana dat před viry.
test, přidáno 23.01.2011
Obecná koncepce operačního systému Windows Vista. Srovnávací analýza systémů Windows XP a Windows Vista. Specifika procesu instalace, trojrozměrné rozhraní Aero Glass, provoz některých miniaplikací. Správa složek novinky, práce na internetu.
Rozdíly mezi Windows Mobile a Windows CE v terminálech pro sběr dat
- blog společnosti ScanCod,
- Vývoj Windows
Dnes se trh s terminály pro sběr dat v systému Windows nadále vyvíjí rychlým tempem. To je vysvětleno skutečností, že tato zařízení jsou žádaná v automatizaci skladových a logistických činností. TSD v OS Windows otevírají široké možnosti pro programování a řešení různých problémů.
Mezi zařízeními je však ještě jeden důležitý rozdíl – typ systému. Operační systém Windows se dělí na Windows Mobile a Windows CE. V tomto článku budeme hovořit o podobnostech a rozdílech mezi těmito operačními systémy a pokusíme se pochopit vhodnost výběru jedné nebo druhé verze.
Stručný přehled trhu
Mezi nejoblíbenější terminály pro sběr dat na OS Windows patří řada modelů pod značkami CipherLab, Motorola a Honeywell. Dnes se aktivně vyrábějí modely pro různé účely, vyrobené v kompaktních pouzdrech nebo naopak v masivních provedeních pro potřeby skladu a s vysokou třídou ochrany (IP 65, IP66, IP67 atd.). Celkově jsou jejich hlavní úkoly do značné míry podobné: skladové účetnictví, inventarizace, práce s účetními programy, vychystávání a expedice zboží.Výhody oproti DOS terminálům
- Náplň a technická náročnost.
Terminály pro sběr dat na Windows, na rozdíl od jednodušší třídy zařízení - DOS terminálů, mají složitější technické komponenty a možnosti, jako je vestavěná kamera a videokamera, hlasový záznamník, různá bezdrátová rozhraní atd. - Práce přes RDP.
Terminály Windows jsou vybaveny velkými barevnými displeji s vysokým rozlišením, což je velmi výhodné pro práci přes RDP (Remote Desktop Protocol). To vám umožňuje provádět úkoly na počítači a řídit proces na obrazovce TSD, abyste šetřili zdroje, zvyšovali produktivitu a pracovní mobilitu.
Terminály Dos jsou o tuto příležitost zbaveny kvůli nedostatečným technickým vlastnostem. - Podpora protokolu .Net Compact Framework.
.NET Compact Framework je sada komponent pro spouštění aplikací na terminálu pro sběr dat nebo jiných mobilních zařízeních.
Jednou z výhod terminálů CipherLab oproti jiným značkám je promyšlený aplikační generátor, který konfiguruje činnost TSD (dodáváno v sadě). Před zahájením práce s TSD může pracovník skladu určit na počítači řadu algoritmů (podrobné informace o čárových kódech, třídění podle skupin produktů atd.), poté synchronizovat zařízení s PC a přenést všechny naprogramované podmínky a algoritmy sběru dat. . Programování je založeno na použití logiky a nevyžaduje speciální znalosti. Knihovny pro Windows CE A Windows Mobile jsou různé, což znamená, že generátory aplikací se budou lišit.
Kapesní počítač Windows Embedded
Operační systém Microsoft Windows Embedded je navržen na platformě Windows Mobile a patří do rodiny embedded operačních systémů v různých zařízeních, včetně terminálů pro sběr dat. Nejnovější verze je k dnešnímu dni Windows Embedded Handheld 6.5(vyvinutý v roce 2010 a oficiálně představen v roce 2011). Díky své všestrannosti a flexibilní architektuře lze Microsoft Windows Embedded použít v POS terminálech, mobilních, vestavěných a přenosných zařízeních.Povinným požadavkem pro tento operační systém je přítomnost dobrého a výkonného hardwaru: procesor, RAM atd. Použití takového systému zvyšuje systémové požadavky a v důsledku toho se zvyšují náklady na samotné zařízení.
Terminály pro sběr dat shromažďované na OS Microsoft Windows Embedded zahrnují Cipher 9200, Cipher CP30, Cipher 9600 atd. Všechna tato zařízení mají software pro komunikaci s PC a práci s 1C a generátor aplikací s podporou Windows Mobile.
Windows CE
Windows CE se poprvé objevil na trhu již v roce 1996 jako kompaktní verze Win95. Od té doby došlo k řadě významných změn. Od roku 2000 se tato verze Windows začala vyvíjet a implementovat jako nezávislý OS. Hlavní důraz byl kladen na vytváření komponent nikoli pro stolní počítače, ale pro mobilní zařízení, s kompatibilitou aplikací WIN32 API.Windows CE a Windows Mobile nejsou zaměnitelné operační systémy. Charakteristickým rysem Windows CE je jeho modulární systém s podporou různých komponent, platforem a multitaskingu. Výhodou Windows CE je, že tento operační systém nevyžaduje značné prostředky k provozu a je určen pro zařízení s minimálním množstvím paměti a jednoduchým jednojádrovým procesorem (minimum potřebné pro fungování jádra systému je pouze 32 KB!) .
Poslední dnešní verzí je Windows CE Compact 7.0. Mezi nejoblíbenější terminály pro sběr dat na Windows CE, které byly nedávno uvedeny, patří Cipher 9700 a Cipher CP55. Moderní trendy ve výrobě automatizační techniky naznačují dostupnost různých verzí tak, aby si klient mohl vybrat, co potřebuje k řešení problémů jeho firmy. Některé modely TSD jsou tedy dostupné v několika modifikacích na obou platformách. Za nápadný příklad takových zařízení lze považovat skladový průmyslový terminál pro sběr dat Cipher CP60.
Shrnutí: co si tedy vybrat?
Z hlediska výkonu jsou tyto dva systémy téměř zcela totožné, ačkoli dříve programy a aplikace na Windows CE běžely znatelně rychleji. Dnes jsou terminály pro sběr dat vybaveny výkonnými, produktivními procesory, velkým množstvím paměti RAM a jednoduchý uživatel pravděpodobně nezaznamená významný rozdíl v provozu.Obecně platí, že samotný Windows CE je svou architekturou jednodušší a má klasické desktopové rozhraní (tlačítko Start atd.). Tento OS je zajímavý především pro vývojáře.
A přesto je velmi dobré a z pohledu výrobců vhodné uvolnit moderní terminály pro sběr dat na operačním systému Windows CE, a to i přes vysokou oblibu Windows Handheld Embedded 6.5.3. To je zvláště výhodné pro ty, kteří mají mnoho programů pro staré terminály CE a nechtějí přijít o svou práci.
Volbu OS lze vysvětlit dostupností hotových řešení na konkrétním systému. Řekněme, že společnost zakoupila ovladače pro terminál pro sběr dat Wi-Fi pro 1C Enterprise založený na Mobile SMARTS pro staré TSD. Během používání zaměstnanci vyvíjeli vlastní vývoj (databáze s unikátními úpravami od programátora, sady utilit, programy atd.). A nyní, o několik let později, když nastal čas na obměnu zařízení, vyvstává otázka, jak tento vývoj zachovat a pokračovat ve stabilním a dobře fungujícím provozu. Software a ovladače, stejně jako knihovny .NET Compact Framework for Windows Handheld Embedded jsou nekompatibilní s těmi napsanými pro Windows CE. Současně byly vynaloženy značné finanční, časové a pracovní zdroje na instalaci a odladění zařízení.
Aby se takovým situacím předešlo, výrobci i nadále uvádějí na trh terminály pro sběr dat založené na Windows CE, a to i přes obrovskou popularitu Windows Handheld Embedded.
Mezi nejúspěšnější nové produkty TSD na Windows CE patří CipherLab CP55, CipherLab 9700, CipherLab CP60. Jejich oblíbenost je vysvětlena moderním hardwarem, dlouhou výdrží baterie, rozsáhlými programovacími možnostmi a schopností pracovat v nepříznivých podmínkách.
Pro mnohé je Windows CE spojen s OS vytvořeným pro kapesní počítače. Na tomto OS je založena poměrně velká třída kapesních počítačů, přičemž jeho možnosti a oblasti použití jsou mnohem širší. Windows CE byl vyvinut nejen pro trh kapesních počítačů, ale také pro trh spotřební elektroniky a vestavěných systémů. Ne nadarmo je v názvu OS uvedena zkratka CE, která podle jedné verze znamená Consumer Electronic a podle druhé - Consumer Edition (To Consumer - konzumovat jako součást něčeho).
Globální myšlenkou B. Gatese je zavést Windows CE do všech zařízení, která jsou „napájena“ elektřinou. Tento systém se již používá v internetových set-top boxech (WebTV), mobilních telefonech, kapesních počítačích, automobilech, průmyslových systémech atd.
Jednou z hlavních výhod Windows CE je jeho modularita. Můžete vytvořit systém pouze ze základního jádra, můžete vytvořit systém pouze s podporou obrazovky nebo k tomu můžete přidat komunikaci, podporu rukopisu, kancelářské programy atd.
To vám umožní vytvořit OS pro konkrétní zařízení a jeho funkce. Vysoká spolehlivost zařízení s Windows CE je zajištěna tím, že tyto systémy mohou běžet přímo z ROM nebo speciální Flash paměti. Na přání lze do stejné Flash paměti umístit aplikační programy, což výrazně zvýší spolehlivost celého systému.
Přítomnost podpory standardních internetových komunikačních protokolů ve Windows CE: sockety, TCP/IP a PPP umožňuje použití takových systémů pro téměř plný přístup k Internetu. Pro implementaci telefonického připojení má Windows CE integrovanou podporu pro protokoly TAPI a Unimodem.
Windows CE, přestože se na trhu objevil jako „OS pro kapesní počítače“, podporuje velký výběr monitorů (monochromatický (stupnice šedi), LCD, barevné VGA displeje a dokonce i TV) s širokou škálou rozlišení (až 1024x768 )), různé typy procesorů (Hitachi SH3,SH4, NEC 4100, Philips 3900, Intel 486 a novější, MIPS, procesory Motorola PowerPC a technologie ARM), CD-ROM a DVD mechaniky, podporuje sady "čipsetů" pro periferní sběrnice (PCI, ISA atd.) atd.) a mnoho dalšího.
Windows CE je plnohodnotný 32bitový, objektově orientovaný, multitaskingový OS s podporou fronty s pevnou prioritou s dokončením. Má vestavěné funkce pro úsporu energie, takže vývojář má skutečnou možnost ovládat výkon procesoru a dokonce i vypnout displej, aby ušetřil spotřebu energie (což se v Cassiopeia E-105 dobře využívá při přehrávání zvuku (soubory MP3 ) - šetří baterie!). Windows CE 3.0 podporuje komponenty Java a DirectX a je zároveň OS v reálném čase, tzn. je schopen zajistit zaručenou rychlou odezvu (tzv. determinismus) a nízkou latenci potřebnou pro intenzivní aplikace v reálném čase.
Systém přidává hodiny reálného času, ovladače zařízení založené na vláknech, nastavitelné priority ovladačů zařízení, modul DLL pro vlákna v reálném čase, semafory a izolaci v reálném čase pro vlákna „ne v reálném čase“, podporu schématu priorit ( 32 úrovní).
Windows CE podporuje reentry (procesy s nízkou prioritou mohou poskytnout řízení procesům s vyšší prioritou) a poskytuje preemptable správu kritických sekcí.
Se všemi těmito funkcemi není Windows CE tak náročný na paměť jako jeho konkurenti. Minimální konfigurace sestávající z jádra (500 nejběžnějších funkcí Win32 API, jednoduchá databáze, ovladače pro ROM, RAM, souborový systém FAT), komunikační protokoly (TCP/IP, PPP a IrDA) a jedna aplikace, která nevyžaduje displej ke spuštění, může snadno stát 256 KB OP a vyžaduje méně než 0,5 MB ROM.
Pro plný provoz Windows CE, který využívá všechny komponenty architektury, jsou potřeba pouze 2 MB ROM, běží (spolu s grafickým shellem) v RAM o velikosti necelých 512 KB. V kapesních počítačích vyžaduje Windows CE spolu s kompletní sadou kancelářských aplikací až 4 MB ROM a pouze 2 MB RAM.
Windows CE je spolehlivý systém, protože... používá virtuální paměť a podporuje strukturované zpracování výjimek (SEH). Podle odborníků je Windows CE úspěšným systémem pro komunikační a periferní zařízení, která vyžadují síťovou podporu, a také pro moderní spotřební elektroniku. Zvažuje se také otázka použití Windows CE v tiskárnách a dalších periferních zařízeních.
Dostupnost a možnosti vývojových nástrojů jsou pro vývojáře velmi důležité, protože... to určuje úspěšnost tohoto typu systému téměř z 50 %. V tomto smyslu je Windows CE velmi slibným systémem – téměř všechny vývojové nástroje od Microsoftu, které existují pro „velká okna“, mají své analogy pro Windows CE. Toto je Windows CE ToolKit pro Microsoft Visual C++, Visual Basic a J++. Tyto sady SDK vyžadují vhodná vývojová prostředí pro Windows NT 4.0 a vyšší.
19. Klasifikace software pro systémy řízení procesů
Rozlišovat základní A aplikovaný software (obr. 1).
Rýže. 1. Klasifikace programového vybavení řídicích systémů.
Ø Základní Software obsahuje různé komponenty, ale hlavní je operační systém (OS) softwaru a hardwaru systému řízení procesů. Každá úroveň systému řízení procesů je reprezentována „svým“ softwarem a hardwarem: na nižší úrovni hovoříme o kontrolérech, zatímco hlavním technickým prostředkem vyšší úrovně je počítač. V souladu s tím se mezi odborníky objevila následující klasifikace: vestavěný A desktop software.
Je zřejmé, že požadavky na vestavěný a stolní software se liší. Regulátor v řídicím systému spolu s funkcemi sběru informací řeší problémy automatického průběžného nebo logického řízení. V tomto ohledu podléhá přísným požadavkům na reakční dobu na stav objektu a vydávání ovládacích akcí k pohonům. Ovladač musí zaručena reagovat na změny stavu objektu pro daný čas.
K vyřešení takových problémů se doporučuje použít OS v reálném čase(RTOS). Takové operační systémy se někdy nazývají deterministické, což znamená zaručenou odezvu v daném časovém období. Většina mikroprocesorových zařízení (včetně řadičů a počítačů) používá mechanismus přerušení procesoru. V operačních systémech pracujících v reálném čase, na rozdíl od obecných operačních systémů (které nezaručují dobu provádění), jsou přerušením přiřazeny priority a samotná přerušení jsou zpracována v garantovaném čase.
Volba OS závisí na závažnosti požadavků v reálném čase. Pro úlohy kritické pro odezvu řídicího systému se používají operační systémy v reálném čase jako např OS-9, QNX, VxWorks. V systémech s méně přísnými požadavky na real-time je možné použít verze Windows NT/CE, respektive jejich real-time nadstavby.
OS-9 patří do třídy unixových operačních systémů pracujících v reálném čase a nabízí mnoho známých prvků unixového prostředí. Všechny funkční komponenty OS-9, včetně jádra, hierarchických správců souborů, vstupního/výstupního systému a vývojových nástrojů, jsou implementovány jako nezávislé moduly. Kombinací těchto modulů může vývojář vytvářet systémy s širokou škálou konfigurací – od miniaturních samostatných jader, řadičů na bázi ROM až po plnohodnotné vývojové systémy pro více uživatelů.
OS-9 poskytuje všechny základní funkce operačních systémů pracujících v reálném čase: správu přerušení, výměnu informací mezi úlohami a synchronizaci úloh.
operační systém QNX vyvinuté kanadskou společností QNX Software Systems Ltd. je jedním z nejpoužívanějších systémů reálného času. QNX zaručuje dobu odezvy v rozmezí od několika desítek mikrosekund do několika milisekund (v závislosti na rychlosti PC a verzi QNX). Vysoká efektivita QNX v úlohách řízení v reálném čase je navíc zajištěna takovými funkcemi, jako je multitasking (až 250 úloh na jednom uzlu), síťové možnosti zabudované do jádra systému, flexibilní správa přerušení a priorit a schopnost pro provádění úloh v chráněném režimu a režimu na pozadí.
Operační systém QNX našel uplatnění jak na nižší úrovni systému řízení procesů (OS pro regulátory), tak na vyšší úrovni (OS pro software SCADA).
Operační systém v reálném čase VxWorks je určen pro vývoj softwaru pro vestavěné počítače pracující v „tvrdých“ systémech reálného času. Operační systém VxWorks také zahrnuje prostředí Tornado společnosti Wind River Systems s nástroji pro vývoj aplikačního softwaru. Jeho vývoj probíhá na přístrojovém počítači v prostředí Tornado pro následné spuštění na cílovém počítači (řadiči) se systémem VxWorks.
VxWorks OS podporuje řadu počítačových platforem, včetně Intel 386/486/Pentium, PowerPC, DEC Alpha. Platformy podporované Tornado zahrnují Sun (Solaris), HP 9000/400,700, DEC Alpha, PC (Windows 95 a NT) a další.
operační systém Windows všem známý jako stolní systém. To se ale primárně týká platforem Windows 3.xx/95, které opravdu postrádají podporu v reálném čase. Situace se dramaticky změnila s příchodem Windows NT. Windows NT sám o sobě není operačním systémem pracujícím v reálném čase kvůli řadě jeho funkcí. Systém podporuje hardwarová (spíše než softwarová) přerušení, neexistuje žádné prioritní zpracování odložených procedur atd. Ale na konci dvacátého století se řada společností vážně pokusila přeměnit Windows NT na operační systém v reálném čase. A tyto pokusy byly korunovány úspěchem. VenturCom vyvinul modul Real Time Extension (RTX), subsystém reálného času (RT) pro Windows NT. Tento subsystém má svůj vlastní plánovač se 128 prioritami přerušení, který je nezávislý na NT. Maximální doba odezvy přerušení je 20-80 µs, bez ohledu na zatížení procesoru. Nyní se s každým přerušením časovače přenáší priorita na časově kritické úkoly. A v čase zbývajícím od jejich práce lze provádět „pomalé“ procesy: vstup/výstup, práce s diskem, sítí, grafickým rozhraním atd.
32bitový Windows CE byl vytvořen Microsoftem pro malé počítače (kalkulačky), ale díky řadě výhod si začal nárokovat roli standardního OS reálného času. Mezi tyto výhody patří:
Otevřenost a snadné dokování s jinými operačními systémy rodiny Windows;
Doba odezvy je asi 500 μs;
Výrazně nižší nároky na paměťové prostředky ve srovnání s jinými operačními systémy Windows a možnost vytvářet bezdiskové systémy.
A v roce 1999 Direct by Koyo poprvé nainstaloval Windows CE na platformu microPLC.
Výběr softwaru a hardwaru operačního systému nejvyšší úroveň Systém řízení procesů je určen aplikační úlohou (obecné použití OS nebo RTOS). Nejoblíbenější a nejrozšířenější jsou ale různé verze OS Windows (Windows NT/2000). Jsou vybaveny špičkovým softwarem a hardwarem automatizovaných systémů řízení procesů, reprezentovaných osobními počítači (PC) různých kapacit a konfigurací - pracovní stanice operátorů/dispečerů a specialistů, databázové servery (DB) atd.
Tato situace vznikla v důsledku řady důvodů a trendů ve vývoji moderních informačních a mikroprocesorových technologií.
Zde jsou některé z hlavních argumentů ve prospěch Windows:
Windows je ve světě, včetně Ruska, velmi rozšířený, a proto je snadné najít specialistu, který by dokázal udržovat systémy založené na tomto OS;
Tento OS má mnoho aplikací, které poskytují řešení různých problémů zpracování a prezentace informací;
Operační systém Windows a aplikace Windows se snadno učí a mají standardní intuitivní rozhraní;
Aplikace běžící na Windows podporují veřejně dostupné komunikační standardy;
Systémy založené na Windows se snadno ovládají a vyvíjejí, což je činí nákladově efektivními z hlediska podpory i postupného růstu;
Microsoft rychlým tempem vyvíjí informační technologie (IT) pro Windows, což společnostem používajícím tuto platformu umožňuje „držet krok s dobou“.
Je třeba také vzít v úvahu, že nedílnou součástí vyšší úrovně automatizovaného systému řízení procesů je osoba, jejíž reakční doba na události je nedeterministická a často dosti dlouhá. A samotný problém v reálném čase na horní úrovni není tak relevantní.
V 90. letech se operační systém QNX v reálném čase rozšířil. Existuje mnoho příkladů použití QNX na všech úrovních hierarchické struktury systémů řízení procesů (od kontrolérů po servery a pracovní stanice). V posledních letech se však aktivita společnosti na trhu SCADA systémů výrazně snížila, což vedlo ke snížení počtu prodejů tohoto softwarového produktu. To je vysvětleno skutečností, že již v roce 1995 společnost QNX Software Systems Ltd. oznámila svůj „přesun“ do vestavěných systémů.
Z hlediska vývoje řídicího systému je preferovaná softwarová architektura, ve které je software všech úrovní řízení implementován v jediném operačním systému. V tomto případě jsou „automaticky“ odstraněny všechny problémy související s vertikální interakcí různých softwarových komponent řídicího systému. V praxi tomu tak ale zdaleka není. Poměrně často ve vyvinutých monitorovacích a řídicích systémech jsou nižší a vyšší úrovně implementovány v různých operačních systémech. A nejtypičtější situace je, když se na úrovni kontroléru používá OS reálného času a na úrovni operátor/dispečer SCADA systém pracuje pod Windows NT. Není možné se obejít bez specializovaných řešení pro organizaci interakce mezi subsystémy.
Ø Pro provoz řídicího systému je nutný jiný typ softwaru - aplikační software(PPO).
Existují dva známé způsoby vývoje aplikačního softwaru pro řídicí systémy:
Vytváření vlastního aplikačního softwaru pomocí nástrojů
tradiční programování (standardní jazyky
programovací, ladicí nástroje atd.);
Použití stávajících k vývoji aplikačního softwaru
(připravené) nástroje.
První možnost je nejnáročnější na práci. Používání jazyků na vysoké úrovni vyžaduje odpovídající kvalifikaci vývojářů v teorii a technologii programování, znalost funkcí konkrétního operačního systému a složitosti hardwaru (řadičů). Z hlediska hlavních kritérií - nákladů a doby vývoje - je tato varianta ve většině případů nepřijatelná.
Druhá možnost je výhodnější. Proč? Ale protože dnes již bylo ve světě vytvořeno několik desítek přístrojových systémů, které jsou dobře podporovány, vyvinuty a využívány při tvorbě desítek a stovek tisíc automatizačních projektů. Tyto časem prověřené softwarové nástroje zjednodušují (vývojáři rozhraní nejsou vysoce kvalifikovaní programátoři, ale specialisté na automatizaci), zrychlují a výrazně zlevňují proces vývoje.
Z hlediska aplikace lze hotové nástroje rozdělit do dvou tříd:
Nástroje zaměřené na vývoj řídicích programů pro externí zařízení a ovladače - VĚC-systémy ( Počítačem podporované softwarové inženýrství);
Nástroje zaměřené na poskytování rozhraní mezi operátorem/dispečerem a řídicím systémem – SCADA-systémy( Dohledová kontrola a získávání dat- řízení expedice a sběr dat).
· Ovladač vyžaduje naprogramovat, podle kterého interaguje s objektem. V některých případech mluvíme pouze o shromažďování dat z objektu, v jiných - o logickém řízení (například provádění zámků). Konečně jednou z hlavních aplikací regulátoru je implementace funkcí pro plynulé řízení jednotlivých parametrů nebo technologického aparátu (procesu) jako celku.
Společnosti, které vyrábějí zařízení pro systémy automatizace budov, se vždy snažily doprovázet své produkty sadou softwarových nástrojů, pomocí kterých by uživatel mohl podle určitých pravidel a dohod popsat logiku regulátoru. V rané fázi vývoje těchto softwarových nástrojů byla sada funkcí, které podporovaly, zajišťována nestandardními jazyky. Postupem času se pravidla a dohody zdokonalovaly a v určité fázi byly formalizovány ve formě speciálních programovacích jazyků, tvořících to, co je dnes tzv. VĚC-nástroje.
V roce 1992 převzala kontrolu nad procesy souvisejícími s vývojem tohoto typu aplikačního softwaru Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC - International Electrotechnical Commission). Byly předloženy požadavky na otevřenost systému, jejichž splnění by umožnilo sjednotit software a zjednodušit vývoj:
Možnost vyvíjet ovladače pro ovladače samotnými uživateli, tzn. podpora softwarových produktů pro programování regulátorů se speciálními nástroji;
Dostupnost komunikačních nástrojů (rozhraní) pro interakci s ostatními součástmi řídicího systému;
Možnost portování jádra systému na řadu softwaru a hardwaru
platformy.
Na trhu se objevilo velké množství obalů, které splňují výše uvedené požadavky. Téměř ve všech těchto balíčcích je implementováno vývojové prostředí Windows-rozhraní, existují prostředky pro načtení vyvinuté aplikace do výkonného systému.
Názvy některých z těchto balíčků jsou uvedeny níže:
RSLogix 500, RS Logix 5, RSLogix 5000 od Rockwell Software pro programování řídicích jednotek různých rodin Allen-Bradley;
DirectSOFT pro řadiče rodiny Direct Logic od Koyo;
Balíčky PL7 a Concept - Software pro programování regulátorů různých rodin Schneider Electric;
Balíčky STEP 5, STEP 7 Micro, STEP 7 pro programování regulátorů řady S5 a S7 od společnosti Siemens;
Balíček Toolbox pro konfiguraci ovladačů rodiny Moscad;
Balíček TelePACE pro programování řadičů řady
TeleSAFE Micro 16 a SCADAPack od Control Microsystems.
Norma IEC 1131-3 definuje pět programovacích jazyků regulátoru: tři grafické (LD, FBD, SFC) a dva textové (ST, IL).
Na konci 90. let se objevily open-source softwarové produkty ISaGRAF, InControl (Wonderware), Paradym (Intellution), určené pro vývoj, ladění a spouštění řídicích programů pro diskrétní i spojité procesy.
Již nyní můžeme říci, že naprostá většina regulátorů a řídicích systémů je obsluhována softwarovými produkty, které implementují standard IEC 1131-3.
· Software pro automatizované řízení procesů vyšší úrovně (balíčky SCADA) jsou navrženy pro vytváření aplikačního softwaru pro monitorování a ovládací panely implementované na různých počítačových platformách a specializovaných pracovních stanicích. SCADA balíčky umožňují s minimálním množstvím programování v jednoduchých jazykových nástrojích vyvinout multifunkční rozhraní, které operátorovi/dispečerovi poskytne nejen kompletní informace o technologickém procesu, ale také možnost jej ovládat.
Při vývoji se SCADA balíčky vydaly stejnou cestou jako software pro programování regulátorů. V počáteční fázi (80. léta) společnosti zabývající se vývojem hardwaru vytvořily své vlastní (uzavřené) systémy SCADA, schopné interakce pouze se „svým“ zařízením. Od 90. let se objevují univerzální (otevřené) SCADA programy.
Koncept otevřenosti je zásadní, pokud jde o software a hardware pro budování víceúrovňových automatizačních systémů. To bude podrobněji probráno níže.
Nyní na ruském trhu existuje několik desítek otevřených balíčků SCADA, které mají téměř stejnou funkčnost. To ale vůbec neznamená, že některý z nich lze se stejným úsilím (časovým i finančním) úspěšně adaptovat na konkrétní systém řízení, zejména pokud jde o jeho modernizaci. Každý SCADA balíček je svým způsobem jedinečný a jeho volba pro konkrétní automatizační systém, o níž se na stránkách odborných periodik diskutuje již téměř posledních deset let, zůstává stále aktuální.
Níže je uveden seznam nejoblíbenějších balíčků SCADA v Rusku.
q Režim sledování/režim sledování (AdAstrA) – Rusko;
q InTouch (Wonderware) – USA;
q FIX (Intellution) - USA;
q Genesis (Iconics Co) – USA;
q Factory Link (United States Data Co) – USA;
q RealFlex (BJ Software Systems) – USA;
q Sitex (Jade Software) – Spojené království;
q Citect (CI Technology) – Austrálie;
q WinCC (Siemens) – Německo;
q RTWin (SWD Real Time Systems) – Rusko;
q SARGON (NVT – Automation) – Rusko;
q MIK$Sys (MEPhI) – Rusko;
q Cimplicity (GE Fanuc) – USA;
q RSView (Rockwell Automation) - USA a mnoho dalších.
Pořadí, ve kterém jsou balíčky uvedeny ve výše uvedeném seznamu, je poměrně náhodné. Uvádí se pouze samotný fakt existence konkrétního systému. Navrhuje se vycházet z předpokladu, že SCADA balíček existuje, pokud již bylo s jeho využitím realizováno alespoň několik desítek projektů. Druhým předpokladem je, že neexistuje absolutně nejlepší SCADA systém pro všechny aplikace. SCADA je jen pohodlný nástroj v rukou vývojáře a jeho přizpůsobení konkrétnímu automatizačnímu systému je otázkou kvalifikace a zkušeností.
· Donedávna bylo možné problém záznamu informací v reálném čase řešit buď na softwarové úrovni hubu (top-level controller), nebo na úrovni SCADA systému. V tomto případě mluvíme o velkých tocích procesních dat pocházejících z velkého počtu senzorů (několik stovek nebo tisíců) v reálném čase a s vysokou frekvencí (doby vzorkování jsou v řádu sekund a dokonce zlomků sekund). Na úrovni systému řízení procesů jsou tyto informace potřebné pro operativní řízení technologického procesu.
Procesní data jsou specifická. Mohou být obvykle reprezentovány jako časová řada hodnota-čas. K jejich sběru a ukládání obsahuje téměř každý SCADA balík subsystém pro záznam historických dat (archiv) s možností následného výběru dat potřebných pro analýzu a jejich prezentace ve formě trendů.
Takové archivy však nejsou určeny k dlouhodobému ukládání velkých objemů informací. Navíc zde mluvíme o tzv. místních archivech. Archiv SCADA balíčků uchovává informace o proměnných pouze jednoho konkrétního technologického procesu. Podnik však zahrnuje řadu technologických procesů, jejichž řídicí systémy jsou implementovány zpravidla na jiné softwarové a hardwarové platformě.
Dnes mají téměř všechna oddělení podniku zájem získat provozní a objektivní technologická data. Charakter požadovaných informací je však pro různé úrovně řízení odlišný. Na nejvyšší úrovni (ACS) jsou potřeba pouze integrované (předpřipravené) informace o technologických procesech (data jako „kumulativní součet“, průměrné hodnoty za určitá časová období, celkový počet vyrobených produktů atd.) .
Relační databáze (RDB) jsou pro ukládání takových informací dobře uzpůsobeny. Data v těchto databázích jsou statická, propojená mnoha vztahy a měla by být snadno vybírána podle různých složitých kritérií. RDB však nejsou vhodné pro ukládání velkého množství hodnot parametrů přijatých ze systémů SCADA a nashromážděných za poměrně dlouhou dobu (až tři nebo více let).
V důsledku toho nejsou dostupné a úspěšně používané informace v systému řízení procesů dostupné nejvyšší úrovni.
Vzniká tedy potřeba vytvořit a implementovat do procesu řízení tzv historické archivy výrobní údaje popř databáze v reálném čase (BDRV) podnikové měřítko.
Za prvé musí takové systémy zajistit sběr dat z různých zdrojů výrobních informací v podniku (SCADA systémy, DCS systémy, laboratorní systémy - LIMS, různé DBMS atd.) a jejich dlouhodobé uchování v jediném formátu. Za druhé, poskytnout přístup k informacím specialistům a manažerům všech úrovní a služeb pomocí standardních protokolů s využitím specializovaných klientských aplikací.
Takové systémy od různých výrobců (včetně výrobců SCADA systémů) se již objevily v Rusku a každý den nacházejí širší uplatnění. Mezi nimi je IndustrialSQL Server součástí integrovaného balíčku FactorySuite (Wonderware), iHistorian je součástí rodiny Intellution Dynamics a další.
· Existuje celá řada řídicích úloh, které nejsou pokryty ani třídou APCS, ani třídou APCS. Částečně se tyto úkoly nepřekrývají kvůli nedostatku softwarových možností na těchto úrovních řídicího systému. Jsou mezi nimi úkoly, jejichž řešení může mít rozhodující vliv na efektivitu podniku jako celku: expedice výroby, operativní plánování, řízení kvality výrobků a mnoho dalších.
Přítomnost podnikové databáze v reálném čase je pouze předpokladem pro jejich řešení (nutná, ale ne postačující podmínka). Řada vývojářů nástrojových systémů navrhuje pro tento účel použít speciální typ softwarového produktu. Mohou to být malé systémy určené k řešení jednotlivých typických problémů, například systémy pro výpočet a odsouhlasení materiálových bilancí. Objevila se řada integrovaných systémů, které podporují spolu s funkcemi ukládání a prezentace informací řešení problémů výpočtu tepelných a materiálových bilancí, plánování, optimalizace atd. Mezi nejznámější softwarové produkty této třídy softwaru patří InfoPlus od Aspen Tech, Quality Calculator od PETROCOM a PI System (Plant Information System) od OSIsoft.
Moderní rozvoj informačních technologií (IT) vytvořil předpoklady pro úspěšnou integraci všech úrovní řízení víceúrovňového systému a vytvoření integrovaného podnikového informačního systému.
20. Základní funkce SCADA systémů
Typ softwaru SCADA určené pro vývoj a provoz automatizovaných systémů řízení procesů. Je rozumné si položit otázku: co je na prvním místě – vývoj nebo provoz? A odpověď je v tomto případě jasná - primární je efektivní rozhraní člověk-stroj (HMI), zaměřené na uživatele, tedy na provozní personál, jehož role v řízení je rozhodující. SCADA je nový přístup k problémům lidského faktoru v řídicích systémech (shora dolů), zaměřený především na osobu (operátor/dispečer), její úkoly a funkce, které vykonává.
Tento přístup nám umožnil minimalizovat účast operátorů/dispečerů na řízení procesů, ale ponechal jim právo rozhodovat ve speciálních situacích.
Co dal SCADA systém vývojářům? S příchodem SCADA získali efektivní nástroj pro navrhování řídicích systémů, mezi jehož výhody patří:
Vysoký stupeň automatizace procesu vývoje systému
řízení;
Podílení se na rozvoji specialistů v oblasti automatizace
procesy (programování bez programování);
Skutečné zkrácení času a v důsledku toho i finanční
náklady na vývoj řídicích systémů.
Než budeme hovořit o funkčnosti softwaru SCADA, navrhujeme se podívat na funkční povinnosti samotných operátorů/dispečerů. Jaké jsou tyto povinnosti? Ihned je třeba poznamenat, že funkční povinnosti operátorů/dispečerů konkrétních technologických procesů a výrobních zařízení mohou být výrazně odlišné a pojmy „operátor“ a „dispečer“ samy o sobě nejsou zdaleka ekvivalentní. Ukázalo se však, že mezi rozmanitostí těchto odpovědností je možné najít společné, které jsou vlastní této kategorii pracovníků:
Registrace hodnot hlavních technologických a samonosných
parametry;
Analýza získaných dat a jejich porovnání s denními směnami
úkoly a kalendářní plány;
Účetnictví a evidence příčin technologických poruch
proces;
Vedení deníků, sepisování provozních zpráv, výkazů
a další dokumenty;
Poskytování údajů o postupu technologického procesu a
stav zařízení k vyšším službám atp.
S nástupem počítačů ve velínu/velínu bylo přirozené přenést některé funkce související se sběrem, evidencí, zpracováním a zobrazováním informací, identifikaci abnormálních (nouzových) situací, vedení dokumentace, hlášení do počítačů. Již v době prvních řídicích počítačů s monochromatickými alfanumerickými displeji se již na těchto displejích díky úsilí nadšených vývojářů vytvářely „pseudografické“ obrázky – prototyp moderní grafiky. Již tehdy systémy zajišťovaly sběr, zpracování, zobrazování informací, zadávání příkazů a dat operátorem, archivaci a logování průběhu procesu.
Rád bych poznamenal, že s nástupem moderních softwarových a hardwarových automatizačních nástrojů neupadla nenávratně v zapomnění operátorská/dispečerská pracoviště fungující na bázi SCADA softwaru, ovládacích panelů a nástěnných mimických schémat. Tam, kde je to dáno účelností, zůstávají rozvaděče a ovládací panely, ale jsou kompaktnější.
Nástup digitálních počítačů a poté osobních počítačů zapojil programátory do procesu vytváření operátorského rozhraní. Mají dobré počítačové dovednosti, programovací jazyky a jsou schopni psát složité programy. K tomu potřebuje programátor pouze algoritmus (formalizované schéma řešení problému). Problém je však v tom, že programátor zpravidla nevlastní technologii a „nerozumí“ technologickému procesu. Proto bylo pro vývoj algoritmů nutné zapojit technology, například automatizační inženýry.
Východisko z této situace bylo nalezeno ve vytvoření metod „programování bez skutečného programování“, které jsou přístupné nejen programátorovi, ale i procesnímu inženýrovi. V důsledku toho se objevily softwarové balíčky pro vytváření rozhraní člověk-stroj (Man/Humain Machine Interface, MMI/HMI). V zahraničí se tento software nazýval SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - dohledové/dispečerské řízení a sběr dat), neboť byl určen pro vývoj a funkční podporu operátorských/dispečerských pracovišť v automatizovaných systémech řízení procesů. A v polovině 90. let se zkratka SCADA sebevědomě objevila ve slovníku ruských specialistů na automatizaci.
Ukázalo se, že většinu úkolů, které stojí před tvůrci špičkového softwaru pro automatizované systémy řízení procesů v různých odvětvích, lze snadno sjednotit, protože funkce operátora/dispečera téměř jakékoli výroby jsou dosti unifikované a lze je snadno formalizovat.
Základní soubor funkcí SCADA systémů je tedy předurčen rolí tohoto softwaru v řídicích systémech (HMI) a je implementován téměř ve všech balíčcích. Tento:
Sběr informací ze zařízení nižší úrovně (senzory,
ovladače);
Příjem a přenos povelů operátora/dispečera dispečerům a
akční členy (dálkové ovládání objektů);
Síťová interakce s podnikovým informačním systémem
(s vyššími službami);
Zobrazení parametrů a stavu procesu
vybavení pomocí mnemotechnických diagramů, tabulek, grafů atd. ve výhodném
pro vnímání formy;
Informování obsluhy o mimořádných situacích a
události související s řízeným technologickým procesem a
fungování softwaru a hardwaru automatizovaných systémů řízení procesů s
evidence personálních akcí v mimořádných situacích.
Ukládání přijatých informací v archivech;
Prezentace aktuálních a nahromaděných (archivovaných) dat ve formuláři
grafy (trendy);
Sekundární zpracování informací;
Vytváření přehledů a dalších reportovacích dokumentů na těch vytvořených dne
šablony návrhové fáze.
Existuje několik základních požadavků na rozhraní vytvořené na základě softwaru SCADA:
Měl by být intuitivní a uživatelsky přívětivý
operátor/dispečer;
Jediná chyba operátora by neměla způsobit problém
falešný řídicí příkaz k objektu.
21. Architektonické konstrukce SCADA systémů
V počáteční fázi vývoje (80. léta) každý výrobce mikroprocesorových řídicích systémů vyvinul svůj vlastní SCADA program. Takové programy mohly interagovat pouze s úzkým okruhem ovladačů a ve všech ohledech tomu tak bylo ZAVŘENO(nedostatek sady ovladačů pro práci se zařízeními od různých výrobců a nástrojů pro jejich vytváření, nedostatek standardních mechanismů pro interakci s jinými softwarovými produkty atd.).
S příchodem konceptu otevřených systémů (počátek 90. let) se software pro operátorské stanice stal samostatným produktem.
· Jedním z prvních úkolů pro vývojáře SCADA byl úkol organizovat víceuživatelské řídicí systémy, tedy systémy schopné podporovat dostatečně velký počet uživatelských (klientských) pracovních stanic. Výsledek byl klient - server technologie nebo architektura.
Architektura klient-server je charakterizována přítomností dvou vzájemně se ovlivňujících nezávislých procesů – klienta a serveru, které lze obecně spouštět na různých počítačích a vyměňovat si data po síti. Podle tohoto schématu lze budovat systémy řízení procesů, systémy zpracování dat založené na DBMS atd.
Rýže. 2.1. Architektura klient-server.
Architektura klient-server předpokládá, že veškeré informace o technologickém procesu z regulátorů jsou shromažďovány a zpracovávány na vstupně/výstupním serveru (databázovém serveru), ke kterému jsou klientské pracovní stanice připojeny prostřednictvím sítě.
Serverovou stanicí v této architektuře je třeba chápat počítač se speciálním softwarem pro sběr a ukládání dat a jejich následné předávání komunikačními kanály provoznímu personálu pro sledování a řízení technologického procesu a také všem zainteresovaným specialistům a manažerům. Podle definice server je dodavatele informace a klienta- ji spotřebitel. Pracovní stanice operátorů/dispečerů, specialistů a manažerů jsou tedy klientskými stanicemi. Klientem je obvykle stolní počítač, na kterém je spuštěn software koncového uživatele. Klientský software je jakýkoli aplikační program nebo balíček, který může odesílat požadavky přes síť na server a zpracovávat informace obdržené jako odpověď. Samozřejmostí jsou funkce klientských stanic a následně software , jsou různé a určují je funkce pracoviště, které poskytují.
Počet operátorských stanic a vstupně/výstupních serverů (databázových serverů) je určen již ve fázi návrhu a závisí především na objemu informací zpracovávaných v systému. U malých řídicích systémů lze funkce I/O serveru a operátorské stanice (HMI) kombinovat na jednom počítači.
V síťových distribuovaných systémech využívajících SCADA/HMI bylo možné vytvářet stanice (uzly) pro různé funkční účely: operátorské/dispečerské stanice, servery s funkcemi HMI, „slepé“ servery (bez funkcí HMI), monitorovací stanice (pouze prohlížení bez kontrolní práva) pro specialisty a manažery a další.
SCADA programy obsahují dva vzájemně závislé moduly: Rozvoj(prostředí pro vývoj projektu) a Doba běhu(běhové prostředí). Aby se snížily náklady na projekt, lze tyto moduly instalovat na různé počítače. Například operátorské stanice jsou typicky Runtime (nebo View) uzly s plnou funkčností HMI. V tomto případě musí být alespoň jeden počítač v síti typu Vývoj. V takových uzlech se projekt vyvíjí, upravuje a může být také realizován. Některé SCADA systémy umožňují provádět změny v projektu bez zastavení celého systému. Serverový software SCADA umožňuje vytvořit kompletní projekt řídicího systému včetně databáze a HMI.
Důležitým aspektem ve strukturální konstrukci síťových řídicích systémů je struktura databáze v reálném čase (centralizované nebo distribuované). Každá ze struktur ve SCADA/HMI systémech je různými vývojáři implementována odlišně. Na implementaci výrazně závisí efektivita zajištění jednoty a integrity databáze, její spolehlivost, možnosti modifikace atd.
V některých případech je pro přístup k datům na klientském počítači vytvořena „vlastní“ databáze zkopírovaná ze vzdálených serverů. Duplicitní data mohou vést k určitým problémům z hlediska integrity databáze a výkonu systému správy. Úprava databáze s touto organizací, například zavedením další proměnné, bude vyžadovat změny v každé síťové kopii, která tuto proměnnou používá.
V ostatních případech klientské počítače nevyžadují kopie databází. Potřebné informace dostávají přes síť ze serveru, jehož úkolem je udržovat databázi. Serverů může být několik a jakákoliv část dat je uložena pouze na jednom místě, na jednom serveru. Modifikace databáze se proto provádí pouze na jednom počítači – databázovém serveru, což zajišťuje její jednotu a integritu. Tento přístup ke konstrukční konstrukci systému snižuje zatížení sítě a poskytuje řadu dalších výhod.
· Z hlediska konstrukční konstrukce SCADA balíčků existují:
Systémy, které poskytují celou řadu základních funkcí HMI;
Systémy skládající se z modulů, které implementují individuální
Funkce HMI.
Systémy, které poskytují úplnou sadu základních funkcí, mohou být vybaveny dalšími možnostmi, které implementují volitelné monitorovací a řídicí funkce.
Ve druhém případě je systém vytvořen zcela modulárně (I/O server, alarm server, trend server atd.). U malých projektů lze všechny moduly spustit na jednom počítači. V projektech s velkým počtem proměnných mohou být moduly distribuovány na více počítačích v různých kombinacích. Varianta architektury klient-server takového systému je na Obr. 2.2.
V architektuře klient-server řídicího systému uvedené na Obr. 2.2 jsou funkce sběru a ukládání dat, správy alarmů a trendů rozděleny mezi tři servery. Funkce HMI je implementována na klientských stanicích.
Rýže. 2.2. Architektura modulárního SCADA.
Například SCADA Citect obsahuje pět funkčních modulů (servery nebo klienty):
§ I/O- I/O server. Poskytuje přenos dat mezi
fyzická I/O zařízení a další moduly Citect.
§ Zobrazit- vizualizační klient. Poskytuje operátorské rozhraní: zobrazení dat přicházejících z jiných modulů Citect a řídit provádění příkazů operátora.
§ Alarmy- alarmový server. Sleduje data, porovnává je s
přijatelné limity, kontroluje plnění stanovených podmínek a
zobrazí alarmy na odpovídajícím vizualizačním uzlu.
§ Trendy- trendový server. Shromažďuje a registruje data trendů
informace, které vám umožní zobrazit vývoj procesu v reálu
v časovém měřítku nebo zpětně.
§ Zprávy- report server. Generuje zprávy po vypršení platnosti
určitý čas, kdy dojde k určité události
nebo na žádost provozovatele.
V jedné síti lze použít pouze jeden server alarmů, server trendů a server zpráv. Současně je možné používat více I/O serverů ( I/O Server). Počet počítačů s nainstalovaným modulem Zobrazit(poskytnutí operátorského rozhraní) v síti je prakticky neomezený.
22. SCADA jako otevřený systém
Rozšíření architektury klient-server bylo možné díky vývoji a široké implementaci konceptu otevřených systémů. Hlavním důvodem vzniku a rozvoje konceptu otevřených systémů bylo problémy interakce mezi softwarem a hardwarem v lokálních počítačových sítích. Tyto problémy bylo možné vyřešit pouze mezinárodní standardizací softwarových a hardwarových rozhraní.
· 
Koncept otevřených systémů
předpokládá volnou interakci softwaru SCADA se softwarem a hardwarem od různých výrobců. To je důležité, protože moderní automatizační systémy se vyznačují vysokým stupněm integrace velkého počtu komponent. Automatizační systém zahrnuje kromě řídicího objektu celý komplex softwaru a hardwaru: senzory a akční členy, regulátory, databázové servery, operátorská pracoviště, pracoviště specialistů a manažerů atd. (obr. 2.3). V tomto případě lze v jednom systému použít technické prostředky od různých výrobců.
Rýže. 2.3. Integrace SCADA do řídicího systému.
Je zřejmé, že pro efektivní fungování v tomto heterogenním prostředí musí SCADA systém poskytovat vysokou úroveň síťové interakce.
Realizace této úlohy vyžaduje systém SCADA dostupnost standardních výměnných protokolů s nejoblíbenějšími průmyslovými sítěmi , jako jsou Profibus, ControlNet, Modbus a další.
Na druhou stranu SCADA systémy musí podporovat rozhraní se standardními informačními sítěmi (Ethernet atd.) pomocí standardních protokolů (TCP/IP atd.) pro výměnu dat s komponentami distribuovaného řídicího systému.
Téměř každý SCADA systém obsahuje databázi v reálném čase a subsystém pro archivaci dat. Ale archivační subsystém není určen pro dlouhodobé uchovávání velkého množství informací (měsíce a roky). Informace v něm jsou pravidelně aktualizovány, jinak pro ně prostě nebude dostatek místa. Zde uvažovaná třída softwaru (SCADA systémy) je určena k poskytování aktuálních a archivovaných informací provoznímu personálu odpovědnému za přímé řízení technologického procesu.
Informace odrážející ekonomickou činnost podniku (data pro sestavení materiálových bilancí instalací, výroby, podniku jako celku atd.) jsou ukládány v relačních databázích (RDB) jako je Oracle, Sybase atd. Do těchto databází jsou dodávány informace. buď pomocí ručního vstupu, nebo automatizovaným způsobem (přes SCADA systémy). Na software SCADA je tedy předložen další požadavek - přítomnost výměnných protokolů se standardními databázemi v jejich složení .
Dva nejpoužívanější mechanismy výměny jsou:
ODBC (Open Data Base Connectivity – interakce s otevřenými databázemi) je mezinárodní standard, který zahrnuje výměnu informací s RDB pomocí ovladačů ODBC. Jako standardní protokol společnosti Microsoft je ODBC podporován většinou běžných aplikací Windows;
SQL (Structured Query Language) je strukturovaný dotazovací jazyk.
· Software SCADA musí spolupracovat s řídicími jednotkami, aby poskytoval rozhraní člověk-stroj s řídicím systémem (obrázek 2.3). Senzory procesních parametrů a akční členy (neznázorněné na obr. 2.3) jsou připojeny k regulátorům přes vstupní/výstupní moduly.
Informace ze senzoru se zapisují do registru regulátoru. K přenosu do databáze SCADA serveru je nutný speciální program zvaný ovladač. Ovladač nainstalovaný na serveru zajišťuje výměnu dat s kontrolérem přes nějaký fyzický kanál. Ale k implementaci výměny je také nutný logický protokol.
Po přijetí SCADA serverem signál vstupuje do databáze, kde je zpracován a uložen. Pro zobrazení hodnoty signálu na monitoru pracovní stanice operátora musí být informace ze serveru přenášeny přes síť do klientského počítače. A teprve poté operátor obdrží informace zobrazené změnou hodnoty, barvy, velikosti, polohy atd. odpovídajícího objektu rozhraní operátora.
Velké množství ovladačů s různými softwarovými a hardwarovými platformami a neustálý nárůst jejich počtu donutily vývojáře zahrnout do SCADA systému velké množství hotových ovladačů (až několik stovek) a nástrojů pro vývoj vlastních ovladačů pro nové popř. nestandardní zařízení nižší úrovně.
Donedávna se pro interakci mezi I/O ovladači a SCADA používaly dva mechanismy (obr. 2.4):
DDE (Dynamic Data Exchange - dynamická výměna dat);
Výměna pomocí proprietárních protokolů (známých pouze vývojáři).
Rýže. 2.4. Výměna informací pomocí protokolu DDE.
Namísto DDE navrhl Microsoft efektivnější a spolehlivější způsob přenosu dat mezi procesy – OLE (viz níže). A brzy se na základě OLE objevil nový standard OPC, zaměřený na trh průmyslové automatizace.
· OPC rozhraní
OPC je zkratka pro Ó LE pro P rocess C ovládání (OLE pro řízení procesu). Technologie OPC je založena na technologii OLE (Object Linking and Embedding) vyvinuté společností Microsoft. Předměty zde znamenají tzv komponenty , což jsou miniaplikace připravené k použití. Vložením a propojením těchto komponent se můžete rozvíjet aplikací komponent architektura. Tento nový přístup k vývoji aplikací, navržený společností Microsoft, se nazývá technologie COM(Component Object Model – model komponentních objektů). Nyní může klientská aplikace vzdáleně volat určité funkce těchto objektů, jako by byly objekty „v blízkosti“. Objekt může být ve skutečnosti poblíž (v adresním prostoru aplikace) - pak je to jednoduché COM.
Pokud je objekt umístěn v jiném programu na stejném počítači nebo v jiném síťovém uzlu, pak toto DCOM-Distribuováno(distribuováno) COM.
Tak co to je ORS? OPC je komunikační standard, který podporuje interoperabilitu mezi provozními zařízeními, ovladači a aplikacemi od různých výrobců. Standard OPC popisuje dílčí objekty, metody a vlastnosti (založené na technologii OLE/COM) pro datové servery v reálném čase, jako jsou PLC, DCS, systémy archivace dat a další, a zajišťuje přenos informací obsažených na těchto serverech do standardního OLE. klientů.
ORS-interakce je založena na architektuře klient-server. ORS- klient (např. SCADA), volání určitých funkcí objektu ORS-server, přihlásí se k odběru určitých dat s určitou frekvencí. na oplátku ORS- server po dotazování fyzického zařízení zavolá známé funkce klienta, upozorní jej na přijetí dat a sám data přenese. Tedy, když ORS-interakce se používají jako přímé COM-volání (z klienta na server) a zpětné volání (ze serveru na klienta).
Oblíbenějším způsobem, jak prezentovat myšlenku technologie OPC, je použít příklad sběrnicových standardů pro osobní počítač (PC). Na sběrnici PC lze připojit širokou škálu zařízení od řady společností a všechna spolu budou moci komunikovat, protože používají stejné norma pneumatika Jednotné rozhraní OPC také umožňuje vzájemnou komunikaci různých softwarových modulů vyrobených různými společnostmi.
OPC server je zodpovědný za příjem dat z odpovídajícího zařízení pro řízení procesu. Každý server má několik OPC skupin, což jsou logické kolekce dat, která jsou požadována od klienta. Ke skupinám na serveru může přistupovat více klientů současně nebo pouze jeden klient.
Každá skupina OPC obsahuje sadu prvků OPC, které ukládají data přijatá z odpovídajícího zařízení pro řízení procesu. Požadavek klienta na server přijímat data je realizován zadáním identifikátoru prvku. Identifikátory prvků jsou pro každý server jedinečné. Pomocí jedinečného identifikátoru může server najít požadovanou hodnotu v odpovídajícím zařízení (například kontroléru). U PLC ID prvku obvykle odpovídá číslu registru. Kromě toho může server opatřit přijatá data časovým razítkem.
Využití technologie OPC je v současnosti možné pouze v operačních systémech postavených na technologii OLE/COM, tzn. v systémech Microsoft Windows 95/98 a Windows NT. Podpora této technologie se vyvíjí pro operační systém UNIX.
Tedy jakékoli zařízení, pro které existuje ORS-server, lze použít společně s jakýmkoli moderním SCADA-systém implementovaný na platformě MS Windows.
Nezisková organizace OPC Foundation (http://www.opcfoundation.org), která vyvíjí standard OPC, má přes 200 členů. Zahrnuje téměř všechny přední světové výrobce automatizačního softwaru a hardwaru.
I když standard ORS a je založen na univerzálním základu - COM/DCOM, byl vyvinut speciálně pro použití v průmyslové automatizaci, a proto má velmi smysluplnou koncepční stránku.
Norma se skládá ze tří hlavních specifikací:
Přístup k datům v reálném čase (Data Access);
Zpracování alarmů a událostí;
Přístup k historickým datům (Historical Data Access).
Podle toho také mohou existovat tři typy OPC serverů, i když je možné všechny tyto funkce kombinovat v jednom serveru. OPC servery fyzického zařízení jsou obvykle pouze datové servery.
Dříve museli vývojáři klientských aplikací napsat mnoho ovladačů (viz obrázek vpravo), aby mohli komunikovat s každým z používaných ovládacích zařízení.
Standard OPC vám umožňuje zapsat pouze jeden jediný ovladač (obrázek vpravo) pro přístup k datům přicházejícím v jediném formátu ze široké škály zdrojů.
Rozhraní OPC umožňuje různé možnosti výměny: s fyzickými zařízeními, s distribuovanými síťovými řídicími systémy a s libovolnými aplikacemi (obr. 2.5). Na trhu jsou i balíčky nástrojů pro zápis OPC komponent.
Rýže. 2.5. Výměna dat přes OPC rozhraní.
Použití technologie OPC umožňuje koncovým uživatelům vybrat si hardware a software, který nejlépe vyhovuje jejich potřebám, bez ohledu na to, kdo je vyrábí.
Další výhodou popsané technologie je, že její použití snižuje rizika a náklady na integrační práci. Všechny komponenty použité v systému pracují na stejné technologii.
· Při vývoji automatizačních systémů může být nutné vytvořit vlastní softwarové moduly (není součástí SCADA systému) a jejich zařazení do automatizačního systému. Proto je vlastnost otevřenosti SCADA systémů velmi důležitou vlastností softwarových produktů této třídy. Otevřenost SCADA systému znamená možnost přístupu ke specifikacím systémových volání, která implementují určitou systémovou službu. Může se jednat i o přístup ke grafickým funkcím, funkcím pro práci s databázemi atp.
Na druhou stranu dnes ve světě existuje mnoho společností vyvíjejících různé softwarové komponenty pro systémy SCADA, například objekty ActiveX. Jejich použití při vývoji automatizačních systémů zjednodušuje a urychluje proces návrhu. Tento proces se stále více začíná podobat procesu „skládání“ aplikačního softwaru z hotových komponent. Snižují se požadavky na kvalifikaci programátorů - snižuje se počet úloh řešených systémem pomocí programů vlastního vývoje v jazycích vyšší úrovně, jako je C nebo Visual Basic. To vše přispívá k rozšíření působnosti SCADA systémů.
· ActiveX objekty
ActiveX je technologie společnosti Microsoft založená na COM/DCOM (viz výše) a určená pro psaní síťových aplikací. Programátorům poskytuje sadu standardních knihoven, které značně usnadňují proces kódování.
Standard ActiveX umožňuje softwarovým komponentám vzájemnou interakci po síti bez ohledu na programovací jazyk, ve kterém jsou napsány (Visual Basic, Visual C++, Borland Delphi, Borland C++, jakékoli vývojové nástroje Java).
ActiveX poskytuje jakési „lepidlo“, kterým jsou jednotlivé softwarové komponenty na různých počítačích „slepeny“ do jednoho distribuovaného systému.
Technologie ActiveX zahrnuje klientské a serverové části.
Serverová místnostčást technologie ActiveX je implementována s pomocí společnosti Microsoft Internetový informační server(IIS).
Klient Technologie ActiveX je implementována na klientském počítači pomocí knihoven dodávaných se společností Microsoft Internet Explorer, což je plnohodnotný webový prohlížeč (WWW - World Wide Web) a kontejner pro prvky ActiveX. Technologie ActiveX je dnes úspěšně implementována do systémů pracujících na platformě Windows. Není pochyb o tom, že v blízké budoucnosti budou tyto technologie použity na jiných platformách, protože informační technologie se vyvíjejí velmi vysokým tempem.
Co má technologie ActiveX společného se systémy SCADA? Této technologie Microsoftu využili vývojáři SCADA programů na platformě WindowsNT/2000/XP. Nyní jsou mnohé SCADA kontejnery pro ActiveX objekty. To znamená, že velké množství objektů ActiveX připravených k použití vytvořených mnoha výrobci podobných softwarových produktů lze integrovat do aplikací SCADA s minimálním programováním. A pak bude proces vývoje rozhraní člověk-stroj připomínat práci s designérem, spočívající ve výběru a integraci hotových komponent.
V runtime módu ActiveX komponenty podporují dynamickou výměnu dat s ostatními síťovými hardwarovými a softwarovými komponentami přes OPC rozhraní.
 |
Příklad objektu ActiveX je na Obr. 2.6.
Rýže. 2.6. Shrnutí alarmu Objekt ActiveX.
Otevřenost SCADA softwaru je tedy zajištěna řadou faktorů, jmenovitě:
Schopnost vytvářet vlastní softwarové moduly
a používání softwarových modulů vyvinutých jinými společnostmi;
Dostupnost speciálních ovladačů pro SCADA komunikaci s většinou
oblíbené ovladače od různých společností;
Dostupnost speciálních nástrojů pro vytváření nových
řidiči;
Schopnost pracovat ve standardních operačních systémech;
Dostupnost standardních softwarových rozhraní (DDE, OLE, OPC, ActiveX, ODBC, SQL atd.) propojujících SCADA software s dalším softwarem a hardwarem řídicího systému, včetně DBMS.
Již nyní můžeme říci, že moderní SCADA/HMI systémy jsou dobře strukturované a představují sady softwarových produktů a pomocných komponent připravených k použití, které jsou konzistentní ve funkci a napříč všemi rozhraními.
23. Význam integrace automatizovaného řízení procesů a softwaru automatizovaného řídicího systému
Hovoříme-li o softwaru automatizačních systémů, nelze opomenout procesy spojené se zaváděním rychle se rozvíjejících informačních technologií na vyšších úrovních řízení průmyslového podniku. Efektivitu fungování podniku samozřejmě určuje efektivita jeho jednotlivých výrobních jednotek a procesních jednotek (APCS). Nelze však hovořit o efektivitě samostatného automatizovaného systému řízení procesů izolovaně od systému řízení podniku jako celku.
Automatizace podniků (včetně ropy a zemního plynu) v Rusku byla v posledních desetiletích postavena na tříúrovňovém principu (obr. vlevo). V každém systému řízení postaveném na hierarchickém principu proudí informace dvěma směry: „zdola nahoru“ (proti proudu) a „shora dolů“ (po proudu).
Z nižší úrovně jsou informace z různých snímačů dodávány do automatických regulátorů (regulátorů) a vraceny zpět do akčních členů (AD) ve formě řídicích akcí. Na této úrovni se uzavírají automatické regulační smyčky (ACL) a informace o parametrech technologického procesu se dostávají výše - na úroveň automatizovaného systému řízení procesu. Zde (v velínu/ velínu) se informace zobrazují na obrazovkách, displejích a zaznamenávají. Obslužný personál má také možnost tvořit ovládací akce: na regulátoru - změnou úkolu, na objektu - v režimu ručního dálkového ovládání servomotorů.
Na vrcholu, na úrovni automatizovaných řídicích systémů (ve světové praxi se tato úroveň řízení nazývá ERP - Enterprise Resources Planning), jsou struktury, které zajišťují finanční a ekonomickou činnost podniku jako celku, plánování výroby a účetnictví. včetně:
Finanční řízení;
Účetnictví;
Zásobování energií;
Podpora logistiky;
Prodej hotových výrobků;
Opravy a technická podpora;
Personální management atd.
Výsledkem jejich činnosti jsou plány, úkoly, předpisy, které jako kontrolní akce „sestupují“ na úroveň automatizovaných systémů řízení procesů. Zde vyvstává hlavní otázka – na základě jakých informací byly všechny tyto úkoly a plány vypracovány? Jde o to automaticky "zvýšit" provozní Informace až do úrovně strategického rozhodování již dlouho nejsou možné. V důsledku toho informace pro rozhodování managementu často nebyly pouze nefunkční(zastaralé), ale také nespolehlivý(lidský faktor).
V Rusku se historicky automatizace řízení průmyslových podniků dlouho prováděla ve dvou spíše samostatných a nezávislých oblastech (APCS a APCS).
Rozvoj těchto oblastí byl obvykle prováděn různými týmy specialistů podřízených vedoucím různých služeb a byl špatně koordinován. Oba směry spolu nebyly propojeny ani organizačně, ani fyzicky, ani informačně. Navíc automatizace obou těchto oblastí byla založena na heterogenním hardwaru a softwaru a neposkytovala možnost standardizace kanálů výměny informací mezi úrovněmi.
· V 90. letech minulého století začal v Rusku (zejména v ropném a plynárenském průmyslu) rychlý proces modernizace zařízení technické automatizace. Morálně i fyzicky zastaralé nástroje byly nahrazeny moderními softwarovými a hardwarovými systémy. Toto a ovladače (PLC) různých výrobců a DCS různých měřítek, na jejichž základě je možné budovat integrované řídicí systémy nejen pro technologické instalace, ale i pro dílny a malé továrny. SCADA-systémy se již staly nedílnou součástí mnoha modernizovaných a nově zaváděných systémů řízení procesů.
Zvláštností těchto systémů je, že pracují s datovými toky přicházejícími v reálném čase, s vysokou frekvencí (doby vzorkování jsou v řádu sekund a dokonce zlomků sekund) a z velkého množství zdrojů (od stovek až po desítky tisíc parametry). Tyto informace jsou uloženy v nerelačních databázích a slouží k řízení provozních procesů. Ale informace úspěšně používané v automatizovaném systému řízení procesů jsou pro systém řízení vyšší úrovně nepohodlné.
Pozitivní výsledky automatizace technologických procesů jsou zřejmé - úspěšně probíhá proces nahrazování morálně i fyzicky zastaralých automatizačních zařízení moderními a spolehlivými mikroprocesorovými systémy (DCS nebo SCADA). Podniky nyní mají specialisty, kteří jsou zběhlí v počítačových systémech a moderních metodách řízení, a specialisty na informační technologie (IT).
· Pro řešení problémů automatizace řízení administrativních a ekonomických činností podniků (ACMS) bylo v poslední době vytvořeno a široce implementováno velké množství standardních systémů řízení. Z hlediska funkčnosti nejsou všechny tyto systémy rovnocenné. Mezi nimi jsou tzv. balené produkty, které implementují velmi malý počet funkcí (účetnictví, sklad atd.), a výkonné systémy, které dokážou simulovat procesy řízení probíhající v podniku (SAP/R3, Baan, Oracle Applications). Prezentovány jsou i systémy střední třídy (JD Edward's, MFG - Pro, SyteLine, Renaissance, Concorde XAL, SunSystems, BOSS-Corporation, Galaktika, Parus, Resurs atd.), schopné implementovat poměrně velké množství funkcí v různých oblastech - finance, personalistika, prodej
Charakteristickým rysem všech těchto systémů je použití moderních vztahový databáze, jako je Oracle, Informix, Microsoft SQL Server a další, které jsou nejvhodnější pro řešení problémů analýzy. Na této úrovni pouze předpřipravené, integrované
