Sistema operativo Wince. Sistemas operativos WINDOWS CE, MOBILE y POCKET PC. Diferencias entre Windows Mobile y Windows CE en terminales de recogida de datos
Tiempo real.
Windows Embedded CE 6.0 es un sistema operativo multiproceso de 32 bits con multitarea preventiva y soporte en tiempo real. CE 6.0 tiene un kernel completamente nuevo que proporciona una funcionalidad mejorada y proporciona una experiencia de usuario más rica con más aplicaciones ejecutándose simultáneamente. El sistema operativo admite hasta 32 mil procesos que se ejecutan simultáneamente con 2 GB de memoria virtual para cada uno. El sistema operativo es capaz de trabajar con ARM, Hitachi SuperH, MIPS, Intel x86 y procesadores compatibles.
Innovación
Windows Embedded CE 6.0 (CE 6.0) presenta un nuevo kernel que elimina las limitaciones de las versiones anteriores, permitiendo un mayor rendimiento. Dichas limitaciones incluyen el límite en la cantidad de procesos que se ejecutan simultáneamente y el pequeño espacio de direcciones virtuales de las generaciones anteriores del kernel de Windows CE.
Windows CE anterior a CE 6.0 asignaba 32 MB de espacio de direcciones virtuales a cada proceso. En un sistema CE 6.0, se asignan 2 GB de espacio de direcciones para cada proceso. Además de aumentar el volumen del espacio de direcciones, su propia estructura ha sufrido cambios. En versiones anteriores, un espacio de direcciones virtuales se dividía en 32 áreas. Al mismo tiempo, los espacios de direcciones de los procesos no se superponían entre sí. En CE 6.0, cada proceso tiene su propio espacio de direcciones verdaderamente individual. Esta innovación hace que el espacio de direcciones de los procesos CE 6.0 sea muy similar al espacio de direcciones de las versiones de escritorio de Windows (por ejemplo, Windows XP).
La nueva arquitectura de memoria facilita ciertas tareas, especialmente en aplicaciones que requieren grandes bloques de memoria (más de 10 MB), como el procesamiento de imágenes de alta resolución desde una cámara digital.
Además, CE 6.0 movió las API de procesos normales en modo de usuario a DLL en modo kernel.
Las versiones anteriores de Windows CE se podían configurar para realizar operaciones sólo en modo kernel o en modo mixto (usando el modo kernel y el modo usuario). CE 6.0 solo admite la operación en modo mixto, donde todas las aplicaciones se cargan en la memoria en modo usuario y todos los componentes del sistema operativo se cargan en la memoria en modo kernel.
Para garantizar la comunicación entre máquinas, el sistema CE 6.0 proporciona la interfaz necesaria para conectarse a la red de telefonía móvil. Anteriormente, Windows CE no admitía la posibilidad de realizar llamadas telefónicas ni enviar SMS.
La versión CE 6.0 viene con cellcore.dll, que amplía la biblioteca API de Win32 para admitir varias funciones de comunicaciones móviles. Otro componente incluido en CE 6.0 es ril.dll, un controlador para Radio Interface Layer (RIL). Este componente proporciona una interfaz de bajo nivel para conectar aplicaciones al hardware de comunicación móvil. Hasta ahora, para utilizar comunicaciones móviles en Windows CE era necesario desarrollar su propia capa de interfaz.
Otros elementos admitidos en CE 6.0 incluyen componentes de bajo nivel para el Protocolo de aplicaciones inalámbricas (WAP), incluido el controlador en modo kernel (wapdrv.dll) y la API en modo usuario (wap.dll).
También cabe destacar las nuevas funciones de seguridad. CE 6.0 proporciona verificación de parámetros mejorada para bibliotecas de servidores protegidos (PSL) y bibliotecas de control de entrada/salida (IOCTL) que pasan del modo de usuario al modo kernel, mejorando la seguridad y estabilidad del modo kernel.
Además, CE 6.0 viene con un gestor de arranque seguro incorporado que toma decisiones sobre si confiar o desconfiar del código basándose en certificados. Esto significa que todo el código que se ejecuta en el sistema debe estar firmado. Si el gestor de arranque seguro está habilitado, verifica la firma del código y, si la firma coincide con un certificado confiable, permite su ejecución. Si la firma no coincide, el módulo no se cargará. Los fabricantes de hardware pueden elegir en qué certificados se confía y así controlar el código que se ejecuta en el sistema.
Para versiones anteriores, el equipo de Windows CE proporcionó un producto independiente llamado Platform Builder. Con CE 6.0, las herramientas de desarrollo de plataformas se incluyen en Visual Studio 2005.
Actualización de Windows Embedded CE 6.0 R2
El 15 de noviembre de 2007, Microsoft anunció el lanzamiento de una versión actualizada de Windows Embedded CE 6.0 R2.
La versión R2 completa los elementos faltantes de la versión anterior e incluye una serie de nuevas tecnologías.
Windows Embedded CE 6.0 R2 incluye:
- Protocolo RDP versión 6:
- autenticación del servidor
- Protocolo TSL/SSL
- capacidad de trabajar en modo de monitor dual y soporte para monitores de pantalla ancha
- nuevos formatos de tarjetas inteligentes
- infraestructura mejorada para la creación de teléfonos VoIP
- Actualizado Windows Media Player y Media Player Control 7
- sistema de archivos con soporte para grandes volúmenes de medios
- Compatibilidad con Serial ATA y cargador de arranque para [
WindowsCE
Introducción.
Windows CE (también conocido como WinCE) es una variante del sistema operativo Microsoft Windows para computadoras de mano, teléfonos móviles y sistemas integrados. Hoy en día, Windows CE (Consumer Electronics) no es una versión simplificada de Windows para PC de escritorio, se basa en un kernel completamente diferente y es un sistema operativo en tiempo real con un conjunto de aplicaciones basadas en la API de Microsoft Win32.
Windows Mobile (también conocido como Windows Phone para la rama 6.5.x) es un sistema operativo móvil desarrollado por Microsoft para sus propias plataformas de hardware Pocket PC (comunicador) y Smartphone. Actualmente en proceso de eliminación gradual de soporte y desarrollo. Inicialmente, los dispositivos clásicos de Windows Mobile eran computadoras personales de bolsillo sin capacidad de conectarse a una red celular y se llamaban Pocket PC (PPC). Los sucesores de Pocket PC son los sistemas operativos Windows Mobile Professional, que además de las funciones de PDA también admite funciones de teléfono, y Windows Mobile Classic, también diseñado para PDA, pero basado en tecnologías más modernas.
Pocket PC (abreviado P/PC o PPC) es una plataforma de software y hardware para computadoras personales de bolsillo y comunicadores de Microsoft, así como el nombre general para dispositivos de pantalla táctil que ejecutan el sistema operativo Windows Mobile. En algunos de estos dispositivos es posible ejecutar otros sistemas operativos, por ejemplo GNU/Linux, NetBSD. En ruso no existe un término especial para este tipo de dispositivo. El término Pocket PC se utiliza para referirse a toda la clase de ordenadores móviles, que en inglés se denominan PDA. En 2007, Microsoft abandonó el uso del nombre Pocket PC para designar versiones de Windows Mobile 6 y cambió el esquema de nomenclatura del dispositivo en consecuencia. Los comunicadores deberían llamarse dispositivos Windows Mobile 6 Professional y los PDA simples (sin funciones de teléfono) deberían llamarse dispositivos Windows Mobile 6 Classic. Sin embargo, nombres tan largos resultan inconvenientes, por lo que los dispositivos basados en Windows Mobile siguen llamándose Pocket PC.
Arquitectura Windows CE.
La familia de sistemas Microsoft Windows CE es un sistema operativo abierto y escalable que le permite componer el sistema operativo para una amplia gama de pequeños dispositivos modernos que combinan capacidades de computadora, teléfono y red. El dispositivo en el que se puede instalar Windows CE suele estar diseñado para uso especializado, a menudo se ejecuta de forma independiente y requiere un sistema operativo pequeño que tenga respuestas deterministas a las interrupciones.
La última versión de esta familia es Microsoft Windows Phone 7 (basado en Windows Embedded CE 6.0, lanzado el 11 de octubre de 2010). A diferencia de otros RTOS, Windows CE fue diseñado para ser compatible con sistemas operativos de uso general. Actualmente, la mayoría de dispositivos modernos tienen instalado y ejecutándose Windows Mobile 6.0 y Windows Mobile 6.5, basado en Windows CE 5.2.
Windows CE 5.0 es el sucesor de Windows CE 4.2, la tercera versión de la familia Windows CE .NET, un sistema operativo en tiempo real de 32 bits para informática móvil e integrada compatible con arquitecturas de microprocesador x86, ARM, MIPS y SuperH.
Nuevo en comparación con la versión anterior:
Alrededor de 50 nuevos controladores de dispositivos;
Herramientas de prueba y mantenimiento: Informe de errores de Windows, extensión del kit de prueba de Windows CE
Multimedia: Direct3D Mobile para multimedia, juegos y otras aplicaciones
Seguridad: predicción de peligros, configuración de seguridad predeterminada, soporte para el estándar de cifrado AES, soporte para estándares XML (aumenta la capacidad de administración y la flexibilidad de las operaciones cuando se trabaja con Windows CE).
Para Windows CE 5.0, Microsoft ha relajado los términos de licencia para el código fuente distribuido bajo la iniciativa Shared Source. Así, los consumidores podrán distribuir versiones modificadas del sistema con fines comerciales, conservando los derechos sobre los cambios realizados. Anteriormente, Microsoft exigía que se le otorgaran sublicencias sobre todas las modificaciones realizadas.
Windows CE 5.0 existe con varias modificaciones. Windows CE 5.0 suele instalarse en los navegadores GPS y proporciona una funcionalidad mínima. Mientras que Windows CE 5.0 .NET está instalado en dispositivos de clase PDA.
Windows CE 5.0 .NET incluye una versión especial del núcleo de ejecución de .NET: .NET Compact Framework 1.0 Service Pack 2. También se incluye un conjunto de visores de documentos en formatos de aplicación incluidos en Microsoft Office (Word, Excel, PowerPoint), Microsoft Inbox (correo electrónico del cliente) y WordPad (un editor de texto simplificado en formato Microsoft Word o RTF). En la plataforma x86, Windows CE 5.0 compite con Java, Symbian OS y Palm OS.
El RTOS de Windows CE es modular con un núcleo pequeño y módulos opcionales que se ejecutan como procesos independientes. La programación en Windows CE se basa en prioridades. Se admite la protección del kernel y los procesos entre sí. Además, es posible un modo de funcionamiento en el que no existe protección entre los procesos y el núcleo. Cabe señalar que las interrupciones se procesan como subprocesos y tienen niveles de prioridad de subprocesos. Windows CE también admite subprocesos, que son subprocesos que el núcleo no gestiona. Cada hilo se ejecuta en el contexto del hilo que lo creó; se pueden utilizar para crear un programador dentro de un hilo. Estos subprocesos son útiles en aplicaciones exóticas o heredadas, pero no son adecuados para sistemas en tiempo real.
La arquitectura de Windows CE se muestra en la Fig. 1. Lo más interesante de este sistema operativo es su modularidad y una clara división en partes dependientes e independientes de la plataforma. Son estas dos propiedades las que hacen que sea bastante fácil adaptar Windows CE a una plataforma y tarea específicas.
OEM, Microsoft e ISV
Gracias a la modularidad, es posible construir diferentes configuraciones de sistemas operativos que cumplan con los requisitos específicos del cliente. Esto le permite reducir significativamente los requisitos de memoria (al incluir solo los componentes necesarios) y cubrir una gama más amplia de aplicaciones (al expandir gradualmente la biblioteca de componentes).
Sistema de archivos.
Windows CE utiliza el sistema de archivos TFAT (FAT seguro para transacciones). La característica principal de este FS es que admite la interrupción de transacciones durante la ejecución. Por lo tanto, eventos tan frecuentes como retirar una tarjeta de memoria o una pérdida de energía no afectarán la integridad del FS y no se perderá ninguna información del usuario. TFAT funciona con 2 copias de la tabla FAT: la tabla FAT1, que administra las operaciones actuales, y la tabla FAT0, que almacena la última copia estable de FAT. Los cambios en FAT0 no se guardarán hasta que todos los elementos de la transacción se completen exitosamente. Si la transacción no se completa correctamente, el disco se restaura al estado en el que se encontraba antes de que comenzara la transacción. Después de que todas las transacciones se completen exitosamente, la tabla FAT1 se copia a FAT0.
El volumen teórico de TFAT es de 2 TB, el tamaño de un sector es de 512 bytes. Para modificar un archivo existente, TFAT asignará un nuevo grupo para los bits que se están cambiando y creará una nueva ruta para la cadena FAT para que la cadena abarque el nuevo grupo. Esto se hace para que, si la transacción no se completa con éxito, la copia original del archivo permanezca intacta.
Arquitectura del núcleo.
El kernel proporciona la funcionalidad básica del sistema operativo. Esta funcionalidad incluye procesos, subprocesos y gestión de memoria. El kernel también proporciona algunas capacidades del sistema de archivos.
El kernel utiliza un diseño de página de memoria virtual para administrar y colocar aplicaciones en la memoria. El sistema de memoria virtual proporciona bloques de memoria contiguos, en páginas de 4096 bytes en bancos de 64 KB, para que las aplicaciones no tengan que preocuparse en absoluto por la gestión de la memoria. Para solicitudes de memoria inferiores a 64 KB, una aplicación puede utilizar un montón local al que cada aplicación tiene acceso. El kernel también asigna memoria en la pila para cada nuevo proceso o subproceso. Los desarrolladores de software pueden usar funciones del kernel para asignar y desasignar memoria virtual, usar memoria en el montón local, crear montones particionados y asignar memoria desde la pila. El kernel proporciona la siguiente funcionalidad:
Gestión de la memoria
Planificación
Ejecución de programas en tiempo real.
llamadas al sistema
Symbiano SO
Historia del sistema operativo Symbian
El sistema operativo Symbian OS (EPOC 32) fue creado por Symbian, una empresa conjunta de Motorola, Ericsson, Nokia y Psion basada en la división Psion Software de Psion. Posteriormente se les unieron Matsuflowersa, Kenwood, Fujitsu, Siemens y otros.
El lanzamiento inicial ("lanzamiento") de EPOC 32 en abril de 1997 marcó el nacimiento de una nueva generación de sistemas operativos basados en la amplia experiencia de Psion en la industria de dispositivos móviles portátiles.
Desde 1991, la serie de dispositivos Psion Serie 3 ha convertido al organizador digital personal en un dispositivo popular y asequible para las masas. El nuevo sistema operativo se llama SIBO (SIxteen-Bit Organiser), a menudo también llamado SYMBIAN OS16.
En 1998-2000 Una parte importante del sistema se reescribió para optimizar el código para ejecutarlo en dispositivos con recursos limitados. A partir de la versión 9.x del sistema, apareció un mecanismo de protección serio: la delimitación de API de acuerdo con los derechos (capacidades) de la aplicación. El principal lenguaje de desarrollo de aplicaciones es C++, con soporte para Java disponible. También existen bibliotecas PIPS para migrar aplicaciones de otros sistemas operativos.
En 2005, se lanzó Symbian OS Series 60 3.ª edición, basado en el nuevo kernel EKA2, lo que provocó una falla en la compatibilidad con programas escritos para versiones anteriores. Por el momento, la versión más común (por número de dispositivos) es Symbian OS Series 60, tercera y quinta edición (Symbian^1).
El 11 de febrero de 2011, Nokia anunció que Windows Phone 7 se convertirá en una plataforma clave para los teléfonos inteligentes, pero la compañía no planea abandonar las plataformas Symbian y MeeGo, que ha desarrollado en los últimos años. Symbian se convertirá en una franquicia.
Arquitectura del sistema operativo Symbian (usando la versión 7.0 como ejemplo)
Arroz. 1. Arquitectura del sistema operativo Symbian
Primero que nada, debes entender que Sistema operativo Symbian para los fabricantes de teléfonos se divide en dos partes: el núcleo y el sistema gráfico. Gracias a esto, los fabricantes de teléfonos pueden crear su propio tipo de interfaz de usuario. Arquitectura de software Sistema operativo Symbian creado según el principio de construcción modular, que consta de niveles construidos uno encima del otro:
Integración de kernel y hardware- kernel y hardware del sistema;
Servicios básicos- servicios básicos;
Servicios del sistema operativo- servicios del sistema operativo;
Servicios de aplicaciones- servicios de usuario;
Marcos de interfaz de usuario- infraestructura de interfaz de usuario;
Java 2 YO- Plataforma Java 2 ME.
Kernel y hardware del sistema
Arroz. 2. Nivel de integración de kernel y hardware
El nivel abstracto del kernel y hardware del sistema (Kernel and Hardware Integration) consta de dos subsistemas como se muestra en la Fig. 2. Núcleo del sistema(Kernel Services) está optimizado para su funcionamiento en procesadores de arquitectura ARM con una gestión eficiente de todos los servicios del sistema disponibles. El núcleo del sistema proporciona administración de energía, memoria y subprocesos múltiples, y también brinda portabilidad a cualquier hardware.
Controladores de dispositivos(Controlador de dispositivo) proporciona soporte de bajo nivel para controladores de software para los siguientes dispositivos:
teclado;
mostrar;
tarjeta de memoria;
convertidor digital;
puertos de comunicación serie y infrarrojos;
USB 1.1.
Servicios básicos
Arroz. 3. Nivel de servicios básicos
Servicios básicos del sistema.(Servicios Base) proporcionan el marco básico o básico para componentes posteriores Sistema operativo Symbian. La capa de servicios base consta de dos subsistemas: bibliotecas de bajo nivel y servidor de archivos. En la figura. 3. Se presenta el nivel básico.
Componente Bibliotecas de bajo nivel Contiene bibliotecas y utilidades de bajo nivel que se pueden utilizar para resolver problemas en las siguientes áreas:
criptografía;
bases de datos;
estructura de gestión de energía;
soporte de codificación;
trabajar con la memoria;
trabajando con archivos.
RAM (Memoria de acceso aleatorio) es un dispositivo de memoria de acceso aleatorio (RAM) que se utiliza para leer y escribir datos;
NOR flash;
flash NAND;
Tarjeta de memoria MMS;
Tarjeta de memoria SD.
Servicios del sistema operativo
Servicios del sistema operativo(Servicios OS) contienen un conjunto de componentes de infraestructura Sistema operativo Symbian para trabajar con gráficos, multimedia, criptografía, comunicaciones, etc. Se trata de firmware completo, cuyo componente básico se basa en niveles anteriores del sistema operativo. La capa de servicios del sistema operativo se divide en cuatro subsistemas, con una variedad de componentes. En la figura. La Figura 4 muestra la capa de Servicios del SO.
Arroz. 4.Nivel de servicios del sistema operativo
Servicio de conexión informática(PC Connect Services) proporciona comunicación entre el teléfono y la computadora a través de software especializado, así como herramientas de desarrollador (Toolkit) para crear programas en la computadora.
Servicio grafico(Servicios gráficos) proporciona interacción de pantalla y teclado basada en el subsistema de gráficos, proporcionando acceso directo a la pantalla, al dispositivo de entrada y al suavizado de gráficos. Todo esto sucede sobre la base de HAL (Capa de abstracción de hardware).
Servicio de datos(Servicios de comunicaciones) proporciona la infraestructura de comunicaciones para Symbian OS. En primer lugar, se trata de telefonía, servicios de redes y servicios de comunicación con puertos serie e infrarrojos, USB y Bluetooth.
El sistema de telefonía brinda la capacidad de trabajar con los siguientes estándares:
GSM (Fase 2+),
GPRS (r4, Clase B),
CDMA 2000 (lx),
BORDE (ECSD, EGPRS),
WCDMA(r4).
TCP, IPv4, IPv6, MSCHAPv2;
IPSec;
TCP/IP;
direccionamiento múltiple.
IrDA;
Bluetooth.
DES; Q 3 DIC;
RC2-128;
RSA;,
PKCS#7.
Arroz. 5. Sistema multimedia
Creando juegos 3D en Sistema operativo Symbian posible con soporte de hardware adecuado y basado en OpenGL ES. El trabajo con gráficos 2D se construye a través de GDI (Interfaz de dispositivo gráfico - interfaz de dispositivo gráfico) del sistema Symbian. Además, todos los teléfonos con sistema operativo Symbian admiten audio y vídeo.
Servicios de usuario
La capa de servicios de aplicaciones encapsula varios mecanismos que permiten al usuario trabajar con datos. Sistema operativo Symbian contiene un paquete integrado de aplicaciones, tales como: calendario, notas, despertador, transferencia de SMS, acceso al correo electrónico, etc. El servicio de usuario consta de cuatro subsistemas que se muestran en la Fig. 6.
Arroz. 6. Nivel de servicio al usuario
PIM(Administrador de información personal - administrador de información personal) proporciona mecanismos estándar para trabajar con los datos del usuario. Un ejemplo sería un simple organizador, un cuaderno o aplicaciones de oficina implementadas en Sistema operativo Symbian. Existe un gran conjunto de API para crear sus propios programas personalizados.
Sincronización de datos(Sincronización de datos) se basa en el mecanismo OMA SyncML 1.1, que garantiza la sincronización de datos según el principio servidor/cliente.
Mensajería(Mensajería) admite todos los tipos principales de mensajes: también admite protocolos POP, SMTP/SHARP para enviar y recibir, por ejemplo, correo electrónico (Navegación). Se admiten WAP, HTTP, XHTTP y la biblioteca del sistema tiene muchas clases para crear sus propios programas.
Infraestructura de interfaz de usuario
El User Interface Framework (UI Framework) es un sistema en el que los fabricantes de dispositivos móviles pueden crear su interfaz gráfica basada en mecanismos Sistema operativo Symbian. Una decisión acertada y equilibrada fue separar el sistema en núcleo y gráficos. El marco de la interfaz de usuario consta de dos componentes. El primero es UI Applications Framework, que brinda la posibilidad de crear su propia interfaz de usuario que puede ver en su teléfono. El segundo es UI Toolkit (herramientas de desarrollo de interfaz de usuario). A partir de estas herramientas, los fabricantes de teléfonos desarrollan sus SDK y con la ayuda de los cuales los programadores crean sus programas. Este enfoque amplía la gama de fabricantes interesados en migrar Symbian OS a sus modelos de teléfono.
Multitarea y otras características del kernel EKA2 en Symbian OS.
Symbian OS utiliza multitarea preventiva. Este es un tipo de multitarea en el que el propio sistema operativo transfiere el control de un programa en ejecución a otro en caso de que se completen las operaciones de E/S, la ocurrencia de eventos en el hardware de la computadora, la expiración de temporizadores y intervalos de tiempo, o la recepción de determinadas señales de un programa a otro. En este tipo de multitarea, el procesador puede pasar de ejecutar un programa a ejecutar otro sin ningún deseo desde el primer programa y literalmente entre dos instrucciones cualesquiera en su código. La distribución del tiempo de CPU la realiza el programador de procesos. Además, el usuario o el propio sistema operativo pueden asignar a cada tarea una determinada prioridad, lo que proporciona un control flexible sobre la distribución del tiempo del procesador entre tareas (por ejemplo, puede reducir la prioridad de un programa que consume muchos recursos, reduciendo así su velocidad, pero aumentando el rendimiento de los procesos en segundo plano). Este tipo de multitarea proporciona una respuesta más rápida a las acciones del usuario.
Androide
Características de la plataforma Android.
Lo primero que vale la pena decir sobre la plataforma Android es que está construida sobre Linux con todo lo que ello implica, incluso en términos de seguridad. Cada aplicación instalada en Android vive en su propia área, utiliza sólo los archivos necesarios para su funcionamiento y no tiene acceso a archivos de otras aplicaciones (3):
El sistema operativo Android es un sistema Linux multiusuario, donde cada aplicación es, de hecho, un usuario único.
De forma predeterminada, el sistema asigna a cada aplicación un número de identificación único: una identificación de usuario. Al mismo tiempo, sólo el sistema operativo conoce este ID, pero está oculto para la aplicación. Luego, el sistema operativo establece permisos para cada archivo de la aplicación para que solo esa aplicación pueda acceder a ellos.
Cada proceso del sistema tiene su propia máquina virtual, por lo que el código se ejecuta de forma aislada de otras aplicaciones.
De forma predeterminada, cada aplicación ejecuta su propio proceso de Linux. Android inicia un proceso cuando los componentes de la aplicación necesitan procesamiento y luego finaliza el proceso cuando ya no necesita los recursos o cuando es necesario liberar recursos del sistema para otra tarea.
Dentro del sistema operativo, es posible que dos aplicaciones diferentes establezcan el mismo ID, lo que permitirá que las aplicaciones accedan a los archivos de cada una. Para ahorrar recursos del sistema, las aplicaciones con una ID común tienen la capacidad de ejecutarse en el mismo proceso de Linux y utilizar una máquina virtual común (las aplicaciones también deben tener el mismo certificado).
Además, cada aplicación puede solicitar acceso a los contactos, mensajes SMS, medios de almacenamiento, cámara, Bluetooth, etc. del usuario. En este caso, todas las aplicaciones deben recibir la confirmación del usuario para estas operaciones.
Históricamente, dos áreas en las que las aplicaciones móviles se han quedado rezagadas con respecto a sus contrapartes de escritorio han sido los gráficos/multimedia y el almacenamiento de datos. Android resuelve el problema de los gráficos con soporte nativo para gráficos 2D y 3D, incluida la biblioteca OpenGL. La tarea de almacenar datos se ve facilitada por la popular base de datos SQLite de código abierto de la plataforma Android. La Figura 1 muestra un diagrama simplificado de las capas de software de Android.
En total, como puede verse en el diagrama, hay 5 niveles en la arquitectura: nivel de aplicación, nivel de marco de aplicación, niveles de biblioteca compartida y máquina virtual, y nivel de kernel (kernel de Linux 2.6).
Capa de aplicaciones
Android incluye un conjunto de aplicaciones básicas: clientes de correo electrónico y SMS, un calendario, varios mapas, un navegador, un programa para gestionar contactos y mucho más. Todas las aplicaciones que se ejecutan en la plataforma Android están escritas en Java.
Capa de marco de aplicación
Android le permite aprovechar toda la potencia de las API utilizadas en las aplicaciones principales. La arquitectura está construida de tal manera que cualquier aplicación puede utilizar las capacidades ya implementadas de otra aplicación, siempre que esta última abra el acceso para utilizar su funcionalidad. Por tanto, la arquitectura implementa el principio de reutilización de componentes y aplicaciones del sistema operativo.
La base de todas las aplicaciones es un conjunto de sistemas y servicios:
1. View System es un rico conjunto de vistas con funcionalidad extensible que se utiliza para crear la apariencia de las aplicaciones, incluidos componentes como listas, tablas, campos de entrada, botones, etc.
2. Los Proveedores de Contenido son servicios que permiten a las aplicaciones acceder a datos de otras aplicaciones, así como proporcionar acceso a sus propios datos.
3. Resource Manager está diseñado para acceder a recursos de cadenas, gráficos y otros tipos.
4. El Administrador de notificaciones permite que cualquier aplicación muestre notificaciones personalizadas en la barra de estado.
5. Activity Manager gestiona el ciclo de vida de las aplicaciones y proporciona un sistema de navegación para el historial de trabajo con actividades.
Capa de tiempo de ejecución (Android Runtime)
Android incluye un conjunto de bibliotecas principales que proporcionan gran parte de la funcionalidad de las bibliotecas principales del lenguaje Java. La plataforma utiliza una máquina virtual Dalvik optimizada y orientada a registros, a diferencia de la máquina virtual Java estándar, que está orientada a pilas. Cada aplicación se ejecuta en su propio proceso, con su propia instancia de máquina virtual. Dalvik utiliza el formato Dalvik Executable (*.dex), que está optimizado para un uso mínimo de memoria de la aplicación. Esto está garantizado por características básicas del kernel de Linux como subprocesamiento y administración de memoria de bajo nivel. El código de bytes de Java en el que están escritas sus aplicaciones se compila en formato dex utilizando la utilidad dx incluida en el SDK.
Nivel del kernel de Linux
Android se basa en la versión 2.6 del sistema operativo Linux, por lo que proporciona servicios del sistema del núcleo, como gestión de procesos y memoria, seguridad, redes y controladores. El kernel también sirve como capa de abstracción entre el hardware y el software. Se utiliza Linux Kernel 2.6.
Android incluye un conjunto de bibliotecas escritas en C/C++ que utilizan varios componentes del sistema. Los desarrolladores también pueden utilizar estas bibliotecas.
Arquitectura de aplicaciones
Como ya se mencionó, Android se ejecuta sobre el kernel de Linux. Las aplicaciones de Android están escritas en el lenguaje de programación Java y se ejecutan en una máquina virtual (VM). Es importante tener en cuenta que la máquina virtual no es una JVM, como cabría esperar, sino una tecnología de código abierto llamada Dalvik Virtual Machine. Como se mencionó anteriormente, cada aplicación de Android se ejecuta dentro de una instancia de VM Dalvik, que a su vez está contenida dentro de un proceso administrado por el kernel de Linux, como se muestra en la Figura 2.
Componentes de la aplicación
Los componentes de la aplicación son los componentes básicos a partir de los cuales se construye un programa de Android. Hay cuatro tipos diferentes de componentes. Cada tipo tiene un propósito único y su propio ciclo de vida que determina cómo se crean y destruyen. Entonces estos componentes son:
Actividades
Servicios
Proveedores de contenido (fuentes de datos)
Receptores de radiodifusión
Una característica distintiva del sistema operativo Android es que las aplicaciones pueden ejecutar componentes de otras aplicaciones. Sin embargo, las aplicaciones están separadas entre sí por permisos estrictos en cada recurso y, por lo tanto, no pueden acceder directamente a los recursos de otras personas, incluso si esos recursos están marcados como públicos. Sin embargo, el kernel puede acceder a todas las aplicaciones, etc. a sus componentes. Por lo tanto, para que la aplicación 1 obtenga un componente de la aplicación 2, primero deberá contactar con el kernel. El núcleo decidirá si es posible transferir a la aplicación 1 un componente de la aplicación 2 (si la arquitectura de la aplicación fue diseñada inicialmente para ejecutar sus componentes individuales mediante otro software) y lo transferirá si existe tal posibilidad.
La figura anterior muestra el procedimiento:
La aplicación 1 le pide al kernel que le asigne algunos recursos de la aplicación 2.
El kernel accede a la aplicación 2.
El kernel lanza y recibe las actividades de aplicación 2.
El kernel devuelve las actividades en ejecución a la aplicación1
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Abstracto
ACERCA DEsistemas operativosVENTANASCE, MÓVILYBOLSILLOordenador personal
Introducción
Hoy en día, el mercado de terminales de recopilación de datos en Windows continúa desarrollándose a un ritmo rápido. Esto se debe a que estos dispositivos tienen una gran demanda en la automatización de actividades de almacén y logística. Los TSD en el sistema operativo Windows abren amplias oportunidades para programar y resolver diversos problemas.
Sin embargo, existe otra diferencia importante entre los dispositivos: el tipo de sistema. El sistema operativo Windows se divide en Windows Mobile y Windows CE. Hablaremos de las similitudes y diferencias entre estos sistemas operativos en este artículo, intentando entender la conveniencia de elegir una versión u otra.
Este ensayo presenta 3 tipos de sistemas operativos que son componentes de Windows. Aquí podemos ver sistemas como Winwows CE, Windows Mobile y Pocket PC.
También cabe señalar que los nombres Windows CE, Windows Mobile y Pocket PC se utilizan a menudo indistintamente. Esto no es del todo correcto. Windows CE 3.0 es un sistema operativo modular que sirve de base para varias clases de dispositivos. Cualquier desarrollador puede comprar un kit de herramientas (Platform Builder), que contiene todos estos componentes y programas que le permiten construir su propia plataforma. Sin embargo, aplicaciones como Word Mobile/Pocket Word no forman parte de este conjunto de herramientas.
Windows Mobile se considera mejor como un conjunto de plataformas basadas en Windows CE. Actualmente este conjunto incluye plataformas: Pocket PC, SmartPhone y Portable Media Center. Cada plataforma utiliza un conjunto diferente de componentes de Windows CE, además de su propio conjunto de características y aplicaciones relacionadas.
Entonces, intentemos comprender estos sistemas con más detalle.
ventanasCE
Windows CE (también conocido como WinCE) es una variante del sistema operativo Microsoft Windows para computadoras de mano, teléfonos inteligentes y sistemas integrados. Hoy en día, Windows CE (Compact Edition / Compact Embedded) no es una versión simplificada de Windows para PC de escritorio, se basa en un kernel completamente diferente y es un sistema operativo en tiempo real con un conjunto de aplicaciones basadas en Microsoft Win32. API.
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fecha de lanzamiento |
Nombre clave |
Notas |
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noviembre de 1996 |
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septiembre de 1997 |
· Soporta arquitecturas: ARM, MIPS, PowerPC, StrongARM, SuperH, x86 · Se agregó compatibilidad con SSL 2.0 |
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enero de 2002 |
"Talisker/Jameson/McKendric" |
· Es la base de "Pocket PC 2003" · Se agregó soporte para Bluetooth, TLS (SSL 3.1), IPsec L2TP VPN, Kerberos |
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agosto de 2004 |
· Es la base de Windows Mobile 5.0 y 6.x Agregado: · Alrededor de 50 nuevos controladores de dispositivos Herramientas de prueba y mantenimiento: Informe de errores de Windows, extensión del kit de prueba de Windows CE · Multimedia: Direct3D Mobile para multimedia, juegos y otras aplicaciones Seguridad: predicción de peligros, valores predeterminados de seguridad, compatibilidad con cifrado AES · Soporte para estándares XML (aumenta la controlabilidad y flexibilidad de las operaciones cuando se trabaja con Windows CE). Compatibilidad con el protocolo de escritorio remoto (RDP) Para Windows CE 5.0, Microsoft ha relajado los términos de licencia para el código fuente distribuido bajo la iniciativa Shared Source. Así, los consumidores podrán distribuir versiones modificadas del sistema con fines comerciales, conservando los derechos sobre los cambios realizados. Anteriormente, Microsoft exigía que se le otorgaran sublicencias sobre todas las modificaciones realizadas. |
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septiembre de 2006 |
Agregado: · Protocolo RDP 6.0 · Autenticación del servidor: protocolo TSL/SSL · Trabajar en modo de monitor dual y monitor de pantalla ancha · Infraestructura para la creación de teléfonos VoIP que admitan videollamadas. · Windows Media Player actualizado y versión 7 de Media Player Control · Soporte Serial ATA y cargador de arranque actualizado para FAT32 |
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· soporte para Dual Core (procesadores SMP y ARMv6 de doble núcleo) · complemento para el entorno de desarrollo Visual Studio 2008 bluetooth 2.1 Posicionamiento wifi · soporte para un conjunto de servicios Cellcore · estándar de hogar inteligente DLNA (Digital Living Network Alliance) DRM (sistema de gestión de derechos digitales) Protocolo de transferencia de medios · Complementos del navegador IE7 para mostrar contenido multimedia · Interfaz del controlador de red NDIS 6.1 · API UX C++ XAML para tecnologías WPF: Windows Presentation Foundation y Silverlight (para crear interfaces de usuario prácticas y funcionales) |
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Características
Windows CE es un sistema operativo multiplataforma, multitarea, multiproceso y basado en componentes con soporte en tiempo real. Alrededor de 600 componentes están disponibles para los desarrolladores, mediante los cuales pueden crear sus propias imágenes del sistema operativo que incluyen solo la funcionalidad necesaria para un dispositivo determinado.
Windows CE está optimizado para dispositivos con memoria mínima: el kernel de Windows CE puede ejecutarse en 32 KB de memoria. Con una interfaz gráfica (GWES), Windows CE requerirá al menos 5 MB. Los dispositivos a menudo no tienen almacenamiento en disco y pueden estar diseñados como dispositivos "cerrados", sin posibilidad de expansión por parte del usuario (por ejemplo, el sistema operativo puede estar "cableado" en la ROM).
Windows CE proporciona a los desarrolladores de aplicaciones un conjunto de API basadas en la API estándar de Win32 y complementadas con una API especializada para dispositivos integrados. Dado que CE solo admite parte de la API Win32 y tiene ciertos detalles relacionados con la naturaleza integrada del sistema operativo, las aplicaciones escritas para versiones de escritorio del sistema operativo Windows pueden requerir adaptaciones y modificaciones adicionales para ejecutarse en dispositivos integrados; y en cualquier caso, para ejecutar programas en el dispositivo será necesario volver a compilarlos. Operando computadora teléfono inteligente
Pero al igual que las versiones de escritorio de Windows, Windows CE utiliza un formato de archivo ejecutable estándar: Portable Executable (PE). Esto permite a los desarrolladores utilizar la mayoría de las utilidades de formato PE estándar, como Dependency Walker o DumpBin.
Muchas plataformas se basan en Windows CE, incluidas PC de mano, PC de bolsillo, Pocket PC, Pocket PC 2002, Pocket PC 2003, Pocket PC 2003 SE, Smartphone 2002, Smartphone 2003, Windows Mobile, Meizu OS, así como muchas plataformas industriales. dispositivos y sistemas integrados. La consola Sega Dreamcast tenía soporte para Windows CE. Windows CE en sí no estaba incluido en la entrega inicial, pero podía ejecutarse en un decodificador desde un CD. Algunos juegos han utilizado esta función.
ventanasMóvil
Windows Mobile es un sistema operativo móvil desarrollado por Microsoft para sus propias plataformas de hardware Pocket PC (ordenadores personales de bolsillo, comunicadores) y Smartphone (teléfonos inteligentes). Actualmente no desarrollado ni soportado.
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Nombre |
Nombre clave |
Versión Windows CE |
Versión de Windows Móvil |
software de sincronización de PC |
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1.0 compilación 126-457 |
Explorador de H/PC 1.0 |
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2.0 compilación 7258-7260 |
Servicios de Windows CE 2.0 |
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3.0.9348 Compilación 9351 |
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3.0.11171 Compilación 11178 |
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Windows móvil 2003 |
4.20.1081 Compilación 13100 |
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Windows Móvil 5.0 |
5.1.1700 Compilación 14334-14397 |
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Windows Móvil 6 |
5.2.318 Compilación 15341.0.0.0 |
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Windows Móvil 6.1 |
5.2.19202 Compilación 19202.1.0.0 |
ActiveSync 4.5, Centro de dispositivos de Windows Mobile |
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Windows Móvil 6.1.4 |
5.2.19588 Compilación 19588.1.1.4 |
ActiveSync 4.5, Centro de dispositivos de Windows Mobile |
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Windows Móvil 6.5 |
5.2.20757 Compilación 20757.1.4.0 |
ActiveSync 4.5, Centro de dispositivos de Windows Mobile |
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Windows Móvil 6.5.1 |
octubre de 2009 |
5.2.23063 Compilación 23063.5.3.0 |
ActiveSync 4.5, Centro de dispositivos de Windows Mobile |
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Windows Móvil 6.5.3 |
5.2.28008 Compilación 28008.5.3.0 |
ActiveSync 4.5, Centro de dispositivos de Windows Mobile |
Pocket PC 2000 (Windows CE 3.0 Edición Pocket PC)
Pocket PC 2000 (primera versión de Windows Mobile), nombre en clave Rapier. Lanzado el 19 de abril de 2000 basado en Windows CE 3.0. Este fue el debut y luego el sistema operativo se llamó Windows Mobile. También pretende ser el sucesor del sistema operativo Palm-Size PC. Se mantiene la compatibilidad con versiones anteriores de aplicaciones de PC tamaño Palm. Pocket PC 2000 está diseñado principalmente para PDA, pero varios dispositivos Palm-Size PC se pueden actualizar. Además, se lanzaron varios teléfonos para Pocket PC 2000, pero aún no se ha creado una edición para teléfonos inteligentes. Sólo se admitía una resolución de 240 × 320 (QVGA). También se admitieron tarjetas de memoria extraíbles CompactFlash y Multimedia Card. En aquel momento, no se definió ninguna arquitectura de procesador específica para dispositivos Pocket PC. Como resultado, Pocket PC 2000 se lanzó en varias arquitecturas: SH-3, MIPS y ARM.
Inicialmente, Pocket PC era similar a los sistemas operativos Windows 98, Windows Me y Windows 2000.
Las características/aplicaciones integradas para Pocket PC 2000 incluyeron lo siguiente:
Explorador de Internet de bolsillo
Reproductor de Windows Media
Lector de Microsoft
notas escritas a mano
Soporte de reconocimiento de personajes
Puerto de infrarrojos (IR)
Pocket PC 2002 (nombre en código Merlin), basado en Windows CE 3.0, es la primera versión con el nombre de Pocket PC. Dirigido a dispositivos Pocket PC sin teclado y con resolución QVGA (320×240). Por primera vez aparece el soporte para dispositivos sin pantalla táctil, lo que da origen a la aparición de los primeros dispositivos “Smartphone” en Windows Mobile.
Windows móvil 2003
El 23 de junio de 2003, Microsoft presentó la próxima generación del sistema operativo Pocket PC llamado Windows Mobile 2003 (nombre en clave Ozone, Windows CE versión 4.20). El sistema operativo ahora tiene una aplicación para trabajar con archivos gráficos (Imágenes) y se ha mejorado el navegador Pocket Internet Explorer (más optimizado para ver páginas grandes en una pantalla pequeña, soporte para scripts Java). El sistema recibió soporte para nuevos estándares inalámbricos: Bluetooth, Wi-Fi, IPSec/L2TP, IPv6.
Windows Mobile 2003 se lanzó en cuatro ediciones: Windows Mobile 2003 para Pocket PC Premium Edition, Windows Mobile 2003 para Pocket PC Professional Edition, que carecía de una serie de programas en comparación con la edición Premium, para crear dispositivos más baratos, Windows Mobile 2003 para Pocket PC Edición Phone y Windows Mobile 2003 para Smartphone.
Windows Mobile 2003 SE
El 24 de marzo de 2004, se presentó Windows Mobile 2003 Segunda edición, con el nombre en código Ozone Update. El sistema operativo se basa en el kernel de Windows CE 4.21. Las innovaciones importantes de la actualización del sistema son la capacidad de cambiar la orientación de la pantalla de vertical a horizontal y la compatibilidad con la resolución de pantalla VGA (640×480), así como pantallas con una relación de aspecto cuadrada. Para proteger su conexión inalámbrica, se agregó soporte para acceso protegido Wi-Fi (WPA).
Windows Móvil 5.0
El sistema operativo Windows Mobile 5.0 (nombre en código Magneto, Windows CE versión 5.1) se presentó el 10 de mayo de 2005 en la Conferencia de Desarrolladores Móviles y Embebidos en Las Vegas. Los cambios en la interfaz tienen como objetivo mejorar la navegación con joystick y el control del dispositivo con una sola mano; la suite ofimática pasó a llamarse Pocket Office a Office Mobile, que abandonó el uso del formato de documento de bolsillo en favor de los originales, y también agregó un nuevo programa dentro de la suite, PowerPoint Mobile, para ver presentaciones; un nuevo enfoque para trabajar con la memoria del dispositivo, que es responsable de la seguridad de los datos. El sistema operativo tiene soporte integrado para un teclado QWERTY, USB 2.0 y redes celulares 3G. Windows Mobile 5.0 utiliza Windows Media Player 10 Mobile, ActiveSync 4.0.
Después de instalar el paquete de actualización AKU 3, el sistema recibió soporte para .NET Compact Framework 2, se mejoró el soporte para los estándares WPA2 y QoS, Internet Explorer Mobile (soporte AJAX) y el trabajo con Bluetooth (perfil FTP, calidad del perfil A2DP).
Windows Móvil 6
Windows Mobile 6 se presentó el 12 de febrero de 2007 en Barcelona en el Congreso Mundial 3GSM 2007. La versión se basa en Windows CE 5.2 y tiene el nombre en código "Crossbow". El sistema se lanzó en tres ediciones para PDA (Windows Mobile 6 Classic), comunicadores (Windows Mobile 6 Professional) y teléfonos inteligentes (Windows Mobile 6 Standard).
Windows Mobile 6 ha aumentado el rendimiento, agregó soporte para telefonía IP, integró una aplicación de shell Marketplace para crear una tienda de aplicaciones, integración incorporada con los servicios en línea de Windows Live, cifrado de tarjeta de memoria incorporado y la sexta versión tiene una apariencia ligeramente actualizada. y sonidos del sistema. Por primera vez en Windows Mobile 6, apareció la función de actualización automática del sistema (Windows Update).
Windows Móvil 6.1
En abril de 2008, en la exposición CTIA Wireless 2008, se presentó una pequeña actualización del sistema operativo, numerada 6.1. Tiene nuevas características del navegador Internet Explorer Mobile ("Zoom", "Page Browse"), soporte para cifrar archivos en el dispositivo, un nuevo modo para mostrar correspondencia SMS, un administrador de tareas y soporte para Mobile Device Manager que es útil para el sector empresarial. Para el sistema operativo en la edición para teléfonos inteligentes (Windows Mobile 6.1 Standard), fue posible reemplazar la pantalla estándar con una nueva interfaz personalizada de "carrusel". La versión de Windows CE es 5.2.19202.
Windows Móvil 6.5
Windows Mobile 6.5 se anunció en febrero de 2009 en el Mobile World Congress 2009 en Barcelona; la nueva versión del sistema operativo se lanzó oficialmente en mayo de 2009. El 6 de octubre de 2009 comenzaron a aparecer dispositivos basados en el nuevo sistema. Windows Mobile 6.5 se basa en Windows CE 5.2.21234.
En Windows Mobile 6.5 hay muchos cambios en cuanto a la interfaz orientada al uso del dispositivo con los dedos: el menú principal está en el escritorio con iconos en hexágonos, se ha cambiado la pantalla “Hoy” (elementos orientados a los dedos); también ha cambiado la pantalla de bloqueo, donde ha aparecido información sobre eventos en el sistema con acceso rápido a las funciones principales del dispositivo, se ha actualizado el navegador móvil Internet Explorer Mobile a la sexta versión, se ha mejorado el servicio Windows Marketplace for Mobile como tienda de aplicaciones y ha aparecido un nuevo servicio en línea: My Phone (sincronización y almacenamiento de datos).
En febrero de 2010, apareció el primer dispositivo con la versión actualizada del sistema Windows Mobile 6.5.3, las innovaciones de esta actualización fueron soporte para pantallas capacitivas, soporte multitáctil y cambio de botones en la parte inferior de la pantalla a redondos. forma, una interfaz del sistema operativo actualizada, aún más adaptada para los dedos de control.
Windows Phone es un sistema operativo móvil sucesor de Windows Mobile, pero es incompatible con él. Con el lanzamiento de Windows Mobile versión 6.5, Microsoft comenzó a crear una marca llamada Windows Phone. Así comenzaron a llamarse todos los teléfonos con este sistema operativo, pero el primer sistema operativo Windows Phone (inmediatamente numerado 7, como continuación de la línea de sistemas móviles de Microsoft) se lanzó el 11 de octubre de 2010. El 21 de octubre comenzaron las primeras entregas de dispositivos en la nueva plataforma, incluidos dispositivos de HTC, LG y Samsung. El sistema operativo utiliza una nueva interfaz llamada "Metro" e integra redes sociales y servicios de Microsoft: Zune y Xbox Live.
Características
Windows Mobile para Pocket PC (dispositivos táctiles) incluye las siguientes características de serie:
· Pantalla de inicio de hoy Hoy) muestra la fecha actual, información del propietario, próximas reuniones, nuevos mensajes y tareas. A partir de WM 6.5 la pantalla se llama "Pantalla de inicio";
· el botón "Inicio", ubicado en la barra superior, abre un menú con una lista de programas y enlaces de servicios, como en la versión de escritorio de Windows;
· la barra de tareas muestra la hora actual, la opción de perfil de sonido y la carga de la batería;
· versión móvil de Microsoft Office - Office Mobile;
· Paquete de software Outlook Mobile;
· navegador móvil Internet Explorer Mobile, basado en la versión de escritorio de IE;
· Reproductor de Windows Media para Windows Mobile;
· integración con servicios de Windows Live;
· cliente para PPTP VPN;
· Función Conexión compartida a Internet (ICS), que le permite compartir su conexión a Internet con una computadora de escritorio a través de USB o Bluetooth;
· el sistema de archivos y la estructura de carpetas son similares a los de Windows 9x/Windows NT;
· multitarea.
Principales diferencias versiones de teléfonos inteligentes desde PocketPC:
· la interfaz, adaptada al formato del teléfono, está diseñada para el control del dispositivo con un botón, por lo que los programas Pocket PC y Smartphone no son compatibles entre sí;
· La pantalla de inicio "Hoy" muestra (en orden de arriba a abajo) accesos directos a aplicaciones iniciadas recientemente, la fecha actual, próximas citas, perfil de sonido y mensajes nuevos;
· el botón "Inicio" se encuentra en el panel inferior;
· la lista de programas se muestra en una pantalla separada;
· no hay teclado en pantalla debido a la presencia de uno estándar (tanto móvil como QWERTY).
Bolsilloordenador personal
Pocket PC (abreviado P/PC o PPC) es una plataforma de software y hardware para computadoras personales de bolsillo y comunicadores de Microsoft, así como el nombre general para dispositivos de pantalla táctil que ejecutan el sistema operativo Windows Mobile. En algunos de estos dispositivos es posible ejecutar otros sistemas operativos, por ejemplo Linux, NetBSD.
No existe un término especial en ruso para este tipo de dispositivo. El término Pocket PC se utiliza para referirse a toda la clase de ordenadores móviles, que en inglés se denominan PDA.
En 2007, Microsoft abandonó el uso del nombre Pocket PC para designar versiones de Windows Mobile 6 y cambió el esquema de nomenclatura del dispositivo en consecuencia.
Los comunicadores deberían llamarse dispositivos Windows Mobile 6 Professional y los PDA simples (sin funciones de teléfono) deberían llamarse dispositivos Windows Mobile 6 Classic. Sin embargo, nombres tan largos resultan inconvenientes, por lo que los dispositivos basados en Windows Mobile siguen llamándose Pocket PC.
Según Microsoft, Pocket PC es "un dispositivo portátil que permite a los usuarios almacenar y recuperar correos electrónicos, contactos, reuniones, reproducir medios, jugar juegos, enviar mensajes de texto a través de MSN Messenger, leer páginas web y más".
Desde un punto de vista técnico, Pocket PC es un estándar de Microsoft que establece una serie de requisitos de hardware y software para que un dispositivo móvil pueda ser etiquetado con la etiqueta estándar de Pocket PC. En particular, todo dispositivo de este tipo deberá cumplir los requisitos:
· ejecuta Windows Mobile, edición para Pocket PC
· viene con un conjunto específico de aplicaciones en ROM
· tiene una pantalla táctil (pantalla táctil)
· tiene un conjunto de botones direccionales (pad direccional) o panel táctil (touchpad)
· tiene un conjunto de botones reprogramables para iniciar aplicaciones
· Se ejecuta en procesador ARM versión 4, Intel Xscale, MIPS o SH3.
Conclusión
Entonces, en este ensayo examinamos 3 sistemas operativos. En cada uno de ellos analizamos las principales características, rasgos de cada versión y, de hecho, las versiones en sí.
La elección del sistema operativo puede explicarse por la disponibilidad de soluciones listas para usar en un sistema en particular. Digamos que una empresa compró controladores para un terminal de recopilación de datos Wi-Fi para 1C Enterprise basado en Mobile SMARTS para TSD antiguos. Durante el uso, los empleados desarrollaron sus propios desarrollos (bases de datos con modificaciones únicas del programador, conjuntos de utilidades, programas, etc.). Y ahora, varios años después, cuando ha llegado el momento de cambiar el equipo, surge la pregunta de cómo preservar estos desarrollos y continuar con un funcionamiento estable y en buen funcionamiento. El software y los controladores, así como las bibliotecas .NET Compact Framework para Windows Handheld Embedded, son incompatibles con los escritos para Windows CE. Al mismo tiempo, se gastaron importantes recursos financieros, de tiempo y mano de obra en la instalación y depuración de equipos.
Para evitar este tipo de situaciones, los fabricantes siguen comercializando terminales de recogida de datos basados en Windows CE, a pesar de la enorme popularidad de Windows Handheld Embedded.
Podemos decir que todos estos sistemas son buenos. Aquí no hay un líder específico. Cada uno elige por sí mismo con qué le conviene trabajar. Podría ser un comunicador, cuya base será un Pocket PC, o una computadora de escritorio, cuyo sistema operativo tendrá muchas funciones y variedades, así como actualizaciones frecuentes, lo que mejora la calidad y la comodidad del trabajo.
Y, sin embargo, me pareció que existe cierta conexión entre Windows Mobile y Pocket PC. Pero cada uno de ellos tiene ciertas características que los distinguirán entre sí.
Referencias
1. Artículo: Sistema operativo Windows CE http://www.fight.org.ua/(fecha de acceso 04/04/15)
2. Artículo: Windows CE https://ru.wikipedia.org/wiki/Windows_CE (consultado el 05/04/15)
3. Artículo: Diferencias entre Windows Mobile y Windows CE en terminales de recopilación de datos http://habrahabr.ru/company/scancode/blog/241585/ (consultado el 06/04/15)
4. Artículo: Pocket PC https://ru.wikipedia.org/wiki/Pocket_PC (consultado el 06/06/15)
5. Artículo: Windows Mobile https://ru.wikipedia.org/wiki/Windows_Mobile (consultado el 6 de junio de 2015)
Solicitud
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
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Diferencias entre Windows Mobile y Windows CE en terminales de recogida de datos
- Blog de la empresa ScanCod,
- desarrollo de ventanas
Hoy en día, el mercado de terminales de recopilación de datos en Windows continúa desarrollándose a un ritmo rápido. Esto se debe a que estos dispositivos tienen una gran demanda en la automatización de actividades de almacén y logística. Los TSD en el sistema operativo Windows abren amplias oportunidades para programar y resolver diversos problemas.
Sin embargo, existe otra diferencia importante entre los dispositivos: el tipo de sistema. El sistema operativo Windows se divide en Windows Mobile y Windows CE. Hablaremos de las similitudes y diferencias entre estos sistemas operativos en este artículo, intentando entender la conveniencia de elegir una versión u otra.
Breve descripción del mercado.
Entre los terminales de recopilación de datos más populares con sistema operativo Windows se encuentran varios modelos de las marcas CipherLab, Motorola y Honeywell. Hoy en día, se producen activamente modelos para diversos fines, fabricados en carcasas compactas o, por el contrario, en diseños masivos para necesidades de almacén y con un alto grado de protección (IP 65, IP66, IP67, etc.). En general, sus tareas principales son en gran medida similares: contabilidad de almacén, inventario, trabajo con programas de contabilidad, selección y envío de mercancías.Ventajas sobre terminales DOS
- Llenado y complejidad técnica..
Los terminales de recopilación de datos en Windows, a diferencia de la clase de equipo más simple, los terminales DOS, tienen componentes y opciones técnicos más complejos, como una cámara de fotografía y video incorporada, una grabadora de voz, varias interfaces inalámbricas, etc. - Trabajando a través de RDP.
Los terminales Windows están equipados con grandes pantallas en color de alta resolución, lo que resulta muy conveniente para trabajar a través de RDP (Protocolo de escritorio remoto). Esto le permite realizar tareas en una computadora y administrar el proceso en la pantalla TSD para ahorrar recursos, aumentar la productividad y la movilidad laboral.
Dos terminales se ven privados de esta oportunidad debido a características técnicas insuficientes. - Soporte para el protocolo .Net Compact Framework.
.NET Compact Framework es un conjunto de componentes para ejecutar aplicaciones en un terminal de recopilación de datos u otros dispositivos móviles.
Una de las ventajas de los terminales CipherLab sobre otras marcas es un generador de aplicaciones bien pensado que configura el funcionamiento del TSD (suministrado en el kit). Antes de comenzar a trabajar con TSD, un empleado del almacén puede designar una serie de algoritmos en la computadora (información detallada sobre códigos de barras, clasificación por grupos de productos, etc.), luego sincronizar el dispositivo con la PC y transferir todas las condiciones programadas y los algoritmos de recopilación de datos. . La programación se basa en el uso de la lógica y no requiere conocimientos especiales. Bibliotecas para WindowsCE Y Ventanas móviles son diferentes, lo que significa que los generadores de aplicaciones serán diferentes.
Dispositivo portátil integrado de Windows
El sistema operativo Microsoft Windows Embedded está diseñado sobre la plataforma Windows Mobile y pertenece a la familia de sistemas operativos integrados en diversos dispositivos, incluidos los terminales de recopilación de datos. La última versión hasta la fecha es Dispositivo portátil integrado de Windows 6.5(desarrollado en 2010 e introducido oficialmente en 2011). Debido a su versatilidad y arquitectura flexible, Microsoft Windows Embedded se puede utilizar en terminales POS, dispositivos móviles, integrados y portátiles.Un requisito obligatorio para este sistema operativo es la presencia de un hardware bueno y potente: procesador, RAM, etc. El uso de un sistema de este tipo aumenta los requisitos del sistema y, como resultado, aumenta el costo del dispositivo en sí.
Los terminales de recopilación de datos recopilados en el sistema operativo Microsoft Windows Embedded incluyen Cipher 9200, Cipher CP30, Cipher 9600, etc. Todos estos dispositivos tienen software para comunicarse con una PC y trabajar con 1C y un generador de aplicaciones compatible con Windows Mobile.
WindowsCE
Windows CE apareció por primera vez en el mercado en 1996 como una versión compacta de Win95. Desde entonces se han producido una serie de cambios significativos. A partir del año 2000, esta versión de Windows comenzó a desarrollarse e implementarse como un sistema operativo independiente. El énfasis principal se puso en la creación de componentes no para PC de escritorio, sino para dispositivos móviles, con compatibilidad de aplicaciones a través de API WIN32.Windows CE y Windows Mobile no son sistemas operativos intercambiables. Una característica distintiva de Windows CE es su sistema modular, con soporte para varios componentes, plataformas y multitarea. La ventaja de Windows CE es que este sistema operativo no requiere recursos importantes para funcionar y está diseñado para dispositivos con una cantidad mínima de memoria y un procesador simple de un solo núcleo (¡el mínimo requerido para que funcione el kernel del sistema es de solo 32 KB!) .
La última versión actual es Windows CE Compact 7.0. Entre los terminales de recopilación de datos más populares en Windows CE que se han lanzado recientemente se encuentran Cipher 9700 y Cipher CP55. Las tendencias modernas en la producción de equipos de automatización sugieren la disponibilidad de diferentes versiones para que el cliente pueda elegir lo que necesita para solucionar los problemas de su empresa. Por tanto, algunos modelos TSD están disponibles con varias modificaciones en ambas plataformas. Un ejemplo sorprendente de este tipo de dispositivos puede considerarse el terminal de recopilación de datos industriales de almacén Cipher CP60.
Resumiendo: entonces, ¿qué elegir?
En términos de rendimiento, estos dos sistemas son casi completamente idénticos, aunque hasta ahora los programas y aplicaciones en Windows CE corrían notablemente más rápido. Hoy en día, los terminales de recopilación de datos están equipados con procesadores potentes y productivos, una gran cantidad de RAM y es poco probable que un usuario común note una diferencia significativa en el funcionamiento.En general, el propio Windows CE tiene una arquitectura más sencilla y tiene una interfaz de escritorio clásica (botón Inicio, etc.). Este sistema operativo interesa principalmente a los desarrolladores.
Y, sin embargo, desde el punto de vista de los fabricantes es muy bueno y aconsejable lanzar terminales modernos de recopilación de datos con el sistema operativo Windows CE, a pesar de la gran popularidad de Windows Handheld Embedded 6.5.3. Esto es especialmente conveniente para aquellos que tienen muchos programas para terminales CE antiguos y no quieren perder su trabajo.
La elección del sistema operativo puede explicarse por la disponibilidad de soluciones listas para usar en un sistema en particular. Digamos que una empresa compró controladores para un terminal de recopilación de datos Wi-Fi para 1C Enterprise basado en Mobile SMARTS para TSD antiguos. Durante el uso, los empleados desarrollaron sus propios desarrollos (bases de datos con modificaciones únicas del programador, conjuntos de utilidades, programas, etc.). Y ahora, varios años después, cuando ha llegado el momento de cambiar el equipo, surge la pregunta de cómo preservar estos desarrollos y continuar con un funcionamiento estable y en buen funcionamiento. Software y controladores, así como bibliotecas. Marco compacto .NET para Windows Handheld Embedded son incompatibles con los escritos para Windows CE. Al mismo tiempo, se gastaron importantes recursos financieros, de tiempo y mano de obra en la instalación y depuración de equipos.
Para evitar este tipo de situaciones, los fabricantes siguen comercializando terminales de recogida de datos basados en Windows CE, a pesar de la enorme popularidad de Windows Handheld Embedded.
Entre los nuevos productos TSD de mayor éxito en Windows CE se encuentran CipherLab CP55, CipherLab 9700, CipherLab CP60. Su popularidad se explica por el hardware moderno, la larga duración de la batería, las amplias capacidades de programación y la capacidad de trabajar en condiciones adversas.
Para muchos, Windows CE está asociado a un sistema operativo creado para ordenadores de bolsillo. Una clase bastante grande de computadoras de bolsillo se basa en este sistema operativo, y sus capacidades y áreas de aplicación son mucho más amplias. Windows CE fue desarrollado no sólo para el mercado de computadoras portátiles, sino también para el mercado de sistemas integrados y electrónica de consumo. No en vano, el nombre del sistema operativo contiene la abreviatura CE, que, según una versión, significa Consumer Electronic, y según otra, Consumer Edition (Para consumir, consumir como parte de algo).
La idea global de B. Gates es introducir Windows CE en todos los dispositivos que funcionan con electricidad. Este sistema ya se utiliza en descodificadores de Internet (WebTV), teléfonos móviles, ordenadores de bolsillo, coches, sistemas industriales, etc.
Una de las principales ventajas de Windows CE es su modularidad. Puede crear un sistema con sólo el núcleo básico, puede crear un sistema con soporte de pantalla sólo, o puede agregar a esto comunicaciones, soporte de escritura a mano, programas de oficina, etc.
Esto le permite crear un sistema operativo para un dispositivo específico y sus funciones. La alta confiabilidad de los dispositivos que ejecutan Windows CE está garantizada por el hecho de que estos sistemas pueden ejecutarse directamente desde una ROM o una memoria Flash especial. Si lo desea, los programas de aplicación se pueden colocar en la misma memoria Flash, lo que aumentará significativamente la confiabilidad de todo el sistema.
La presencia en Windows CE de soporte para protocolos de comunicación de Internet estándar: sockets, TCP/IP y PPP permite el uso de dichos sistemas para un acceso casi completo a Internet. Para implementar conexiones de acceso telefónico, Windows CE tiene soporte integrado para los protocolos de subconjunto TAPI y Unimodem.
Windows CE, aunque apareció en el mercado como un "SO para ordenadores de bolsillo", admite una gran selección de monitores (monocromáticos (escala de grises), LCD, pantallas VGA en color e incluso TV) con una amplia gama de resoluciones (hasta 1024x768 )), varios tipos de procesadores (Hitachi SH3,SH4, NEC 4100, Philips 3900, Intel 486 y posteriores, procesadores con tecnología MIPS, Motorola PowerPC y ARM), unidades de CD-ROM y DVD, admite conjuntos de "chipsets" para buses periféricos (PCI, ISA, etc., etc.) y mucho más.
Windows CE es un sistema operativo multitarea completo, de 32 bits, orientado a objetos, compatible con una cola de prioridad fija con ejecución hasta su finalización. Tiene funciones de ahorro de energía incorporadas, por lo que el desarrollador tiene una oportunidad real de controlar la potencia de la CPU e incluso apagar la pantalla para ahorrar consumo de energía (lo cual se usa bien en Cassiopeia E-105 al reproducir audio (archivos MP3). ) - ¡ahorra pilas!). Windows CE 3.0 soporta componentes Java y DirectX y es al mismo tiempo un sistema operativo en tiempo real, es decir. es capaz de proporcionar tiempos de respuesta rápidos y garantizados (el llamado determinismo) y la baja latencia necesaria para aplicaciones intensivas en tiempo real.
Se agregó reloj en tiempo real, controladores de dispositivos basados en subprocesos, prioridades de controladores de dispositivos configurables, motor DLL para subprocesos en tiempo real, semáforos y aislamiento en tiempo real para subprocesos "no en tiempo real", soporte de esquema de prioridad (32 niveles).
Windows CE admite el reingreso (los procesos de baja prioridad pueden dar control a los procesos de mayor prioridad) y proporciona administración interrumpible de secciones críticas.
Con todas estas características, Windows CE no consume tanta memoria como sus competidores. Configuración mínima compuesta por un kernel (500 de las funciones API de Win32 más comunes, una base de datos simple, controladores para ROM, RAM, sistema de archivos FAT), protocolos de comunicación (TCP/IP, PPP e IrDA) y una aplicación que no requiere Una pantalla para ejecutarse puede costar fácilmente 256 KB de OP y requerir menos de 0,5 MB de ROM.
Para el pleno funcionamiento de Windows CE, que utiliza todos los componentes de la arquitectura, sólo se necesitan 2 MB de ROM (junto con el shell gráfico) en una RAM de menos de 512 KB; En las computadoras portátiles, Windows CE, junto con un conjunto completo de aplicaciones de oficina, requiere hasta 4 MB de ROM y sólo 2 MB de RAM.
Windows CE es un sistema confiable porque... utiliza memoria virtual y admite el manejo estructurado de excepciones (SEH). Según los expertos, Windows CE es un sistema exitoso para comunicaciones y dispositivos periféricos que requieren soporte de red, así como para la electrónica de consumo moderna. También se está considerando la cuestión del uso de Windows CE en impresoras y otros equipos periféricos.
La disponibilidad y capacidades de las herramientas de desarrollo son muy importantes para los desarrolladores, porque... esto determina el éxito de este tipo de sistema en casi un 50%. En este sentido, Windows CE es un sistema muy prometedor: casi todas las herramientas de desarrollo de Microsoft que existen para "ventanas grandes" tienen sus equivalentes para Windows CE. Este es el kit de herramientas de Windows CE para Microsoft Visual C++, Visual Basic y J++. Estos SDK requieren los entornos de desarrollo adecuados para Windows NT 4.0 y superior.
19. Clasificación de software para sistemas de control de procesos.
Distinguir básico Y aplicado software (Figura 1).
Arroz. 1. Clasificación del software del sistema de control.
Ø Básico El software incluye varios componentes, pero el principal es el sistema operativo (OS) del software y hardware del sistema de control de procesos. Cada nivel del sistema de control de procesos está representado por "su propio" software y hardware: en el nivel inferior estamos hablando de controladores, mientras que el principal medio técnico del nivel superior es una computadora. De acuerdo con esto, entre los especialistas apareció la siguiente clasificación: incorporado Y de oficina software.
Obviamente, los requisitos para el software integrado y de escritorio son diferentes. El controlador en el sistema de control, junto con las funciones de recopilación de información, resuelve los problemas del control automático continuo o lógico. En este sentido, está sujeto a requisitos estrictos en cuanto al tiempo de reacción al estado del objeto y la emisión de acciones de control a los actuadores. El controlador debe garantizado responder a cambios en el estado de un objeto para dado tiempo.
Para resolver tales problemas, se recomienda utilizar SO en tiempo real(RTOS). Estos sistemas operativos a veces se denominan deterministas, es decir, una respuesta garantizada dentro de un período de tiempo determinado. La mayoría de los dispositivos con microprocesador (incluidos controladores y computadoras) utilizan un mecanismo de interrupción del procesador. En un sistema operativo en tiempo real, a diferencia de los sistemas operativos de propósito general (que no garantizan el tiempo de ejecución), a las interrupciones se les asignan prioridades y las interrupciones mismas se procesan en un tiempo garantizado.
La elección del sistema operativo depende de la gravedad de los requisitos en tiempo real. Para tareas críticas para la respuesta del sistema de control, sistemas operativos en tiempo real como OS-9, QNX, VxWorks. En sistemas con requisitos de tiempo real menos estrictos, es posible utilizar versiones de Windows NT/CE, o más bien sus extensiones de tiempo real.
OS-9 Pertenece a la clase de sistemas operativos en tiempo real similares a Unix y ofrece muchos de los elementos familiares del entorno Unix. Todos los componentes funcionales de OS-9, incluido el kernel, los administradores de archivos jerárquicos, el sistema de entrada/salida y las herramientas de desarrollo, se implementan como módulos independientes. Al combinar estos módulos, el desarrollador puede crear sistemas con una amplia variedad de configuraciones, desde núcleos independientes en miniatura, controladores basados en ROM hasta sistemas de desarrollo multiusuario a gran escala.
OS-9 proporciona todas las funciones básicas de los sistemas operativos en tiempo real: gestión de interrupciones, intercambio de información entre tareas y sincronización de tareas.
Sistema operativo QNX desarrollado por la empresa canadiense QNX Software Systems Ltd. Es uno de los sistemas en tiempo real más utilizados. QNX garantiza un tiempo de respuesta que oscila entre varias decenas de microsegundos y varios milisegundos (dependiendo de la velocidad del PC y de la versión de QNX). Además, la alta eficiencia de QNX en tareas de control en tiempo real está garantizada por características como multitarea (hasta 250 tareas en un solo nodo), capacidades de red integradas en el núcleo del sistema, gestión flexible de interrupciones y prioridades, y la capacidad para ejecutar tareas en modo protegido y en segundo plano.
El sistema operativo QNX ha encontrado aplicación tanto en el nivel inferior del sistema de control de procesos (SO para controladores) como en el nivel superior (SO para software SCADA).
Sistema operativo en tiempo real VxWorks está destinado al desarrollo de software para computadoras integradas que operan en sistemas "duros" en tiempo real. El sistema operativo VxWorks también incluye el entorno Tornado de Wind River Systems con herramientas de desarrollo de software de aplicaciones. Su desarrollo se realiza en un ordenador instrumental en entorno Tornado para su posterior ejecución en el ordenador de destino (controlador) ejecutando VxWorks.
VxWorks OS admite una variedad de plataformas informáticas, incluidas Intel 386/486/Pentium, PowerPC, DEC Alpha. Las plataformas compatibles con Tornado incluyen Sun (Solaris), HP 9000/400,700, DEC Alpha, PC (Windows 95 y NT) y otras.
Sistema operativo ventanas familiar para todos como sistema de escritorio. Pero esto se aplica principalmente a las plataformas Windows 3.xx/95, que realmente carecen de soporte en tiempo real. La situación cambió drásticamente con la llegada de Windows NT. Windows NT en sí no es un sistema operativo en tiempo real debido a varias de sus características. El sistema admite interrupciones de hardware (en lugar de software), no hay procesamiento prioritario de procedimientos diferidos, etc. Pero a finales del siglo XX, varias empresas hicieron serios intentos de convertir Windows NT en un sistema operativo duro en tiempo real. Y estos intentos se vieron coronados por el éxito. VenturCom ha desarrollado el módulo Real Time Extension (RTX), un subsistema en tiempo real (RT) para Windows NT. Este subsistema tiene su propio planificador con 128 prioridades de interrupción, que es independiente de NT. El tiempo máximo de respuesta a una interrupción es de 20 a 80 µs, independientemente de la carga del procesador. Ahora, con cada interrupción del temporizador, la prioridad se transfiere a las tareas en las que el tiempo es crítico. Y en el tiempo que les queda de trabajo se pueden realizar procesos “lentos”: entrada/salida, trabajo con el disco, red, interfaz gráfica, etc.
32 bits WindowsCE fue creado por Microsoft para computadoras pequeñas (calculadoras), pero debido a una serie de ventajas comenzó a reclamar el papel de un sistema operativo estándar en tiempo real. Estas ventajas incluyen:
Apertura y facilidad de acoplamiento con otros sistemas operativos de la familia Windows;
El tiempo de respuesta es de aproximadamente 500 μs;
Requisitos de recursos de memoria significativamente menores en comparación con otros sistemas operativos Windows y la capacidad de construir sistemas sin disco.
Y en 1999, Direct by Koyo instaló por primera vez Windows CE en la plataforma microPLC.
Selección de software y hardware del sistema operativo. nivel superior El sistema de control de procesos está determinado por la tarea de la aplicación (uso general OS o RTOS). Pero las más populares y difundidas son las distintas versiones del sistema operativo Windows (Windows NT/2000). Están equipados con software y hardware de primer nivel de sistemas automatizados de control de procesos, representados por computadoras personales (PC) de diversas capacidades y configuraciones: estaciones de trabajo de operadores/despachadores y especialistas, servidores de bases de datos (DB), etc.
Esta situación surgió como resultado de una serie de razones y tendencias en el desarrollo de tecnologías modernas de información y microprocesadores.
Éstos son algunos de los principales argumentos a favor de Windows:
Windows está muy extendido en todo el mundo, incluso en Rusia, por lo que es fácil encontrar un especialista que pueda mantener sistemas basados en este sistema operativo;
Este SO tiene muchas aplicaciones que brindan soluciones a diversos problemas de procesamiento y presentación de información;
El sistema operativo Windows y las aplicaciones de Windows son fáciles de aprender y tienen una interfaz estándar e intuitiva;
Las aplicaciones que se ejecutan en Windows admiten estándares de comunicación disponibles públicamente;
Los sistemas basados en Windows son fáciles de operar y desarrollar, lo que los hace rentables tanto en términos de soporte como de crecimiento incremental;
Microsoft está desarrollando tecnología de la información (TI) para Windows a un ritmo rápido, lo que permite a las empresas que utilizan esta plataforma "mantenerse al día".
También hay que tener en cuenta que una parte integral del nivel superior del sistema automatizado de control de procesos es una persona, cuyo tiempo de reacción ante los acontecimientos no es determinista y, a menudo, bastante largo. Y el problema del tiempo real en sí mismo en el nivel superior no es tan relevante.
En los años 90, el sistema operativo en tiempo real QNX se generalizó. Hay muchos ejemplos del uso de QNX en todos los niveles de la estructura jerárquica de los sistemas de control de procesos (desde controladores hasta servidores y estaciones de trabajo). Pero en los últimos años, la actividad de la empresa en el mercado de sistemas SCADA ha disminuido significativamente, lo que ha provocado una disminución en el número de ventas de este producto de software. Esto se explica por el hecho de que allá por 1995, QNX Software Systems Ltd. anunció su “movimiento” hacia los sistemas integrados.
Desde el punto de vista del desarrollo de un sistema de control, la arquitectura de software preferida es aquella en la que el software de todos los niveles de control se implementa en un único sistema operativo. En este caso, se eliminan "automáticamente" todos los problemas relacionados con la interacción vertical de varios componentes de software del sistema de control. Pero en la práctica esto está lejos de ser el caso. Muy a menudo, en los sistemas de seguimiento y control desarrollados, los niveles superior e inferior se implementan en diferentes sistemas operativos. Y la situación más típica es cuando se utiliza un sistema operativo en tiempo real a nivel de controlador, y a nivel de operador/despachador el sistema SCADA opera bajo Windows NT. Es imposible prescindir de soluciones especializadas para organizar la interacción entre subsistemas.
Ø Para el funcionamiento del sistema de control se requiere otro tipo de software - software de aplicación(PPO).
Hay dos formas conocidas de desarrollar software de aplicación para sistemas de control:
Creando tu propio software de aplicación usando herramientas.
programación tradicional (lenguajes estándar
programación, herramientas de depuración, etc.);
Utilizar los existentes para desarrollar software de aplicación.
herramientas (listas).
La primera opción es la que requiere más mano de obra. El uso de lenguajes de alto nivel requiere calificaciones adecuadas de los desarrolladores en teoría y tecnología de programación, conocimiento de las características de un sistema operativo específico y las complejidades del hardware (controladores). Desde el punto de vista de los criterios principales (costo y tiempo de desarrollo), esta opción es inaceptable en la mayoría de los casos.
La segunda opción es más preferible. ¿Por qué? Sino porque hoy en día ya se han creado en el mundo varias docenas de sistemas instrumentales, bien respaldados, desarrollados y utilizados en la creación de decenas y cientos de miles de proyectos de automatización. Estas herramientas de software probadas simplifican (los desarrolladores de interfaces no son programadores altamente calificados, sino especialistas en automatización), aceleran y reducen significativamente el costo del proceso de desarrollo.
Desde el punto de vista de la aplicación, las herramientas listas para usar se pueden dividir en dos clases:
Herramientas destinadas al desarrollo de programas de control para dispositivos y controladores externos - CASO-sistemas ( Ingeniería de software asistida por computadora);
Herramientas destinadas a proporcionar una interfaz entre el operador/despachador y el sistema de control. SCADA-sistemas( Control De Supervisión Y Adquisición De Datos- control de despacho y recopilación de datos).
· El controlador requiere programa, según el cual interactúa con el objeto. En algunos casos, estamos hablando solo de recopilar datos de un objeto, en otros, de control lógico (por ejemplo, realizar bloqueos). Finalmente, una de las principales aplicaciones del controlador es la implementación de funciones para el control continuo de parámetros individuales o del aparato tecnológico (proceso) en su conjunto.
Las empresas que producen equipos para sistemas de automatización de edificios siempre han buscado acompañar sus productos con un conjunto de herramientas de software con las que el usuario, según ciertas reglas y acuerdos, podría describir la lógica del controlador. En las primeras etapas de desarrollo de estas herramientas de software, el conjunto de funciones que soportaban estaba proporcionado por lenguajes no estándar. Con el tiempo, las reglas y acuerdos fueron mejorando y en un determinado momento se formalizaron en forma de lenguajes de programación especiales, formando lo que ahora se llama CASO-instrumentos.
En 1992, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC - International Electrotechnical Commission) tomó el control de los procesos asociados al desarrollo de este tipo de software de aplicación. Se plantearon requisitos para la apertura del sistema, cuyo cumplimiento permitiría unificar el software y simplificar el desarrollo:
La capacidad de desarrollar controladores para controladores por parte de los propios usuarios, es decir soporte de productos de software para programar controladores con herramientas especiales;
Disponibilidad de herramientas de comunicación (interfaces) para la interacción con otros componentes del sistema de control;
Posibilidad de portar el kernel del sistema a varios software y hardware.
plataformas.
Ha aparecido en el mercado una gran cantidad de paquetes que cumplen con los requisitos anteriores. En casi todos estos paquetes, el entorno de desarrollo se implementa en ventanas-interfaz, existen medios para cargar la aplicación desarrollada en el sistema ejecutivo.
Los nombres de algunos de estos paquetes se dan a continuación:
RSLogix 500, RS Logix 5, RSLogix 5000 de Rockwell Software para programar controladores de varias familias Allen-Bradley;
DirectSOFT para controladores de la familia Direct Logic de Koyo;
Paquetes PL7 y Concept - Software para programar controladores de varias familias de Schneider Electric;
Paquetes STEP 5, STEP 7 Micro, STEP 7 para programar controladores de las familias S5 y S7 de Siemens;
Paquete Toolbox para configurar controladores de la familia Moscad;
Paquete TelePACE para programar controladores en serie
TeleSAFE Micro 16 y SCADAPack de Control Microsystems.
El estándar IEC 1131-3 define cinco lenguajes de programación de controladores: tres gráficos (LD, FBD, SFC) y dos de texto (ST, IL).
A finales de los años 90 aparecieron los productos de software de código abierto ISaGRAF, InControl (Wonderware), Paradym (Intellution), diseñados para el desarrollo, depuración y ejecución de programas de control para procesos tanto discretos como continuos.
Ahora ya podemos decir que la gran mayoría de controladores y sistemas de control cuentan con productos de software que implementan el estándar IEC 1131-3.
· El software de control de procesos automatizado de nivel superior (paquetes SCADA) está diseñado para crear software de aplicación para paneles de monitoreo y control implementados en varias plataformas informáticas y estaciones de trabajo especializadas. Los paquetes SCADA permiten, con una mínima cantidad de programación en herramientas de lenguaje simple, desarrollar una interfaz multifuncional que proporciona al operador/despachador no sólo información completa sobre el proceso tecnológico, sino también la capacidad de controlarlo.
En su desarrollo, los paquetes SCADA han seguido el mismo camino que el software para programar controladores. En la etapa inicial (años 80), las empresas de desarrollo de hardware crearon sus propios sistemas SCADA (cerrados), capaces de interactuar únicamente con “sus” equipos. Desde los años 90 han aparecido programas SCADA universales (abiertos).
El concepto de apertura es fundamental cuando se trata de software y hardware para la construcción de sistemas de automatización multinivel. Esto se discutirá con más detalle a continuación.
Ahora en el mercado ruso existen varias docenas de paquetes SCADA abiertos que tienen casi la misma funcionalidad. Pero esto no significa en absoluto que cualquiera de ellos pueda adaptarse con éxito a un determinado sistema de gestión con el mismo esfuerzo (de tiempo y financiero), especialmente en lo que respecta a su modernización. Cada paquete SCADA es único a su manera, y su elección de un sistema de automatización específico, discutido en las páginas de revistas especiales durante casi los últimos diez años, sigue siendo relevante.
A continuación se muestra una lista de los paquetes SCADA más populares en Rusia.
q Modo de seguimiento/Modo de seguimiento (AdAstrA) - Rusia;
q InTouch (Wonderware) - EE.UU.;
q FIX (Intellución) - EE.UU.;
q Génesis (Iconics Co) - EE.UU.;
q Factory Link (United States Data Co) - EE. UU.;
RealFlex (BJ Software Systems) - EE.UU.;
q Sitex (Jade Software) - Reino Unido;
q Citect (Tecnología CI) - Australia;
WinCC (Siemens) - Alemania;
q RTWin (Sistemas de tiempo real SWD) - Rusia;
q SARGON (NVT - Automatización) - Rusia;
MIK$Sys (MEPhI) - Rusia;
q Cimplicity (GE Fanuc) - Estados Unidos;
q RSView (Rockwell Automation) - EE. UU. y muchos otros.
El orden en el que se presentan los paquetes en la lista anterior es bastante aleatorio. Sólo se afirma el hecho mismo de la existencia de un sistema particular. Se propone partir de la premisa de que existe un paquete SCADA si ya se han implementado al menos varias docenas de proyectos con él. La segunda premisa es que no existe un sistema SCADA absolutamente mejor para todas las aplicaciones. SCADA es sólo una herramienta cómoda en manos del desarrollador, y su adaptación a un sistema de automatización específico es una cuestión de cualificación y experiencia.
· Hasta hace poco, el problema de registrar información en tiempo real podía resolverse ya sea a nivel de software del hub (controlador de nivel superior) o a nivel del sistema SCADA. En este caso, estamos hablando de grandes flujos de datos de proceso procedentes de un gran número de sensores (varios cientos o miles) en tiempo real y con alta frecuencia (los periodos de muestreo son del orden de segundos e incluso fracciones de segundo). A nivel del sistema de control de procesos, esta información es necesaria para el control operativo del proceso tecnológico.
Los datos del proceso son específicos. Por lo general, se pueden representar como series de tiempo de valor-tiempo. Para recopilarlos y almacenarlos, casi cualquier paquete SCADA incluye un subsistema para registrar datos históricos (archivo) con la capacidad de seleccionar posteriormente los datos necesarios para el análisis y presentarlos en forma de tendencias.
Pero estos archivos no están destinados al almacenamiento a largo plazo de grandes volúmenes de información. Además, estamos hablando de los llamados archivos locales. El archivo del paquete SCADA almacena información sobre las variables de un solo proceso tecnológico específico. Pero la empresa incluye una serie de procesos tecnológicos, cuyos sistemas de control se implementan, por regla general, en una plataforma diferente de software y hardware.
Hoy en día, casi todos los departamentos de una empresa están interesados en obtener datos tecnológicos operativos y objetivos. Sin embargo, la naturaleza de la información requerida es diferente para los diferentes niveles de gestión. En el nivel superior (ACS), solo se necesita información integrada (preparada previamente) sobre los procesos tecnológicos (datos como "total acumulado", valores promedio para ciertos períodos de tiempo, número total de productos producidos, etc.) .
Las bases de datos relacionales (RDB) están bien adaptadas para almacenar dicha información. Los datos de estas bases de datos son estáticos, están conectados por muchas relaciones y deben seleccionarse fácilmente según varios criterios complejos. Sin embargo, los RDB no son adecuados para almacenar una gran cantidad de valores de parámetros recibidos de los sistemas SCADA y acumulados durante un período de tiempo bastante largo (hasta tres o más años).
Como resultado, la información disponible y utilizada con éxito en el sistema de control de procesos no está disponible al nivel superior.
Así, surge la necesidad de crear e implementar en el proceso de gestión el llamado archivos historicos datos de producción o bases de datos en tiempo real (BDRV) escala empresarial.
En primer lugar, dichos sistemas deben garantizar la recopilación de datos de diversas fuentes de información de producción en la empresa (sistemas SCADA, sistemas DCS, sistemas de laboratorio - LIMS, varios DBMS, etc.) y su almacenamiento a largo plazo en un único formato. En segundo lugar, brindar acceso a la información a especialistas y gerentes de todos los niveles y servicios utilizando protocolos estándar utilizando aplicaciones cliente especializadas.
Estos sistemas de varios fabricantes (incluidos los fabricantes de sistemas SCADA) ya han aparecido en Rusia y cada día encuentran una aplicación más amplia. Entre ellos, IndustrialSQL Server es un componente del paquete integrado FactorySuite (Wonderware), iHistorian es un componente de la familia Intellution Dynamics y otros.
· Existe toda una gama de tareas de control que no están cubiertas ni por la clase APCS ni por la clase APCS. Parcialmente, estas tareas no se superponen debido a la falta de capacidades de software en estos niveles del sistema de control. Entre ellos se encuentran tareas cuya solución puede tener un impacto decisivo en la eficiencia de la empresa en su conjunto: despacho de producción, planificación operativa, gestión de la calidad del producto y muchas otras.
La presencia de una base de datos en tiempo real a escala empresarial es sólo un requisito previo para resolverlos (una condición necesaria pero no suficiente). Varios desarrolladores de sistemas de herramientas proponen utilizar un tipo especial de producto de software para este fin. Pueden ser pequeños sistemas diseñados para resolver problemas típicos individuales, por ejemplo, sistemas para calcular y conciliar balances de materiales. Han aparecido una serie de sistemas integrados que soportan, junto con las funciones de almacenamiento y presentación de información, la resolución de problemas de cálculo de balances de calor y materia, planificación, optimización, etc. Los productos de software más conocidos de esta clase de software incluyen InfoPlus de Aspen Tech, Quality Calculator de PETROCOM y PI System (Plant Information System) de OSIsoft.
El desarrollo moderno de la tecnología de la información (TI) ha creado los requisitos previos para la integración exitosa de todos los niveles de gestión de un sistema multinivel y la creación de un sistema de información empresarial integrado.
20. Funciones básicas de los sistemas SCADA.
Tipo de programa SCADA destinado al desarrollo y operación de sistemas automatizados de control de procesos. Es razonable preguntarse: ¿qué viene primero: el desarrollo o la operación? Y la respuesta en este caso es clara: lo primero es una interfaz hombre-máquina (HMI) eficaz, orientada al usuario, es decir, al personal operativo, cuyo papel en la gestión es decisivo. SCADA es un nuevo enfoque a los problemas del factor humano en los sistemas de control (top-down), centrándose principalmente en la persona (operador/despachador), sus tareas y las funciones que desempeña.
Este enfoque nos permitió minimizar la participación de los operadores/despachadores en la gestión de procesos, pero les dejó el derecho a tomar decisiones en situaciones especiales.
¿Qué aportó el sistema SCADA a los desarrolladores? Con la llegada de SCADA, recibieron una herramienta eficaz para diseñar sistemas de control, cuyas ventajas incluyen:
Alto grado de automatización del proceso de desarrollo del sistema.
gestión;
Participación en el desarrollo de especialistas en el campo de la automatización.
procesos (programación sin programación);
Una reducción real de tiempo y, en consecuencia, financiera.
costos para el desarrollo de sistemas de control.
Antes de hablar de la funcionalidad del software SCADA, se propone echar un vistazo a las responsabilidades funcionales de los propios operadores/despachadores. ¿Cuáles son estas responsabilidades? Cabe señalar de inmediato que las responsabilidades funcionales de los operadores/despachadores de procesos tecnológicos específicos y de las instalaciones de producción pueden ser significativamente diferentes, y los conceptos de "operador" y "despachador" en sí mismos están lejos de ser equivalentes. Sin embargo, entre la variedad de estas responsabilidades fue posible encontrar algunas comunes inherentes a esta categoría de trabajadores:
Registro de los valores de los principales tecnológicos y autoportantes.
parámetros;
Análisis de los datos obtenidos y su comparación con los turnos diarios.
planes de tareas y calendario;
Contabilidad y registro de las causas de las disrupciones tecnológicas.
proceso;
Mantener registros, elaborar informes operativos, informes.
y otros documentos;
Proporcionar datos sobre el progreso del proceso tecnológico y
estado del equipo a servicios superiores, etc.
Con la llegada de las computadoras a la sala de control/sala de control, era natural transferir algunas de las funciones relacionadas con la recopilación, registro, procesamiento y visualización de información, identificación de situaciones anormales (emergencia), mantenimiento de documentación e informes a las computadoras. Incluso en la época de las primeras computadoras de control con pantallas alfanuméricas monocromáticas, gracias al esfuerzo de desarrolladores entusiastas, ya se creaban imágenes "pseudográficas" en estas pantallas: el prototipo de los gráficos modernos. Ya entonces los sistemas permitían recopilar, procesar, mostrar información, introducir comandos y datos por parte del operador, archivar y registrar el progreso del proceso.
Me gustaría señalar que con la llegada de las modernas herramientas de automatización de software y hardware, las estaciones de trabajo de operador/despachador que funcionan con software SCADA, paneles de control y diagramas mímicos montados en la pared no se han hundido irrevocablemente en el olvido. Cuando esto lo exige la conveniencia, los cuadros de distribución y los paneles de control permanecen, pero se vuelven más compactos.
La llegada de las computadoras digitales, y luego de las computadoras personales, involucró a los programadores en el proceso de creación de una interfaz de operador. Tienen buenos conocimientos de informática, lenguajes de programación y son capaces de escribir programas complejos. Para hacer esto, el programador solo necesita un algoritmo (un esquema formalizado para resolver un problema). Pero el problema es que el programador, por regla general, no posee la tecnología y no "comprende" el proceso tecnológico. Por lo tanto, para desarrollar algoritmos fue necesario involucrar a tecnólogos, por ejemplo, ingenieros de automatización.
Se encontró una salida a esta situación en la creación de métodos de "programación sin programación real", accesibles a la comprensión no solo para un programador, sino también para un ingeniero de procesos. Como resultado, aparecieron paquetes de software para crear una interfaz hombre-máquina (Man/Humain Machine Interface, MMI/HMI). En el extranjero, este software se denominó SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - control de supervisión/despachador y adquisición de datos), ya que estaba destinado al desarrollo y soporte funcional de estaciones de trabajo de operador/despachador en sistemas automatizados de control de procesos. Y a mediados de los 90, la abreviatura SCADA apareció con seguridad en el vocabulario de los especialistas en automatización rusos.
Resultó que la mayoría de las tareas que enfrentan los creadores de software de alto nivel para sistemas automatizados de control de procesos en diversas industrias se pueden unificar fácilmente, porque las funciones del operador/despachador de casi cualquier producción están bastante unificadas y se pueden formalizar fácilmente.
Así, el conjunto básico de funciones de los sistemas SCADA está predeterminado por el papel de este software en los sistemas de control (HMI) y está implementado en casi todos los paquetes. Este:
Recopilación de información de dispositivos de nivel inferior (sensores,
controladores);
Recepción y transmisión de comandos del operador/despachador a los controladores y
actuadores (control remoto de objetos);
Interacción de la red con el sistema de información empresarial.
(con servicios superiores);
Visualización de parámetros y estados del proceso.
equipos utilizando diagramas nemotécnicos, tablas, gráficos, etc. en un conveniente
para la percepción de la forma;
Notificar al personal operativo sobre situaciones de emergencia y
eventos relacionados con el proceso tecnológico controlado y
funcionamiento del software y hardware de sistemas automatizados de control de procesos con
registro de acciones del personal en situaciones de emergencia.
Almacenamiento de la información recibida en archivos;
Presentación de datos actuales y acumulados (archivados) en el formulario.
gráficos (tendencias);
Procesamiento de información secundaria;
Formación de resúmenes y otros documentos informativos sobre los creados en
plantillas de escenario de diseño.
Existen varios requisitos fundamentales para una interfaz creada sobre la base del software SCADA:
Debe ser intuitivo y fácil de usar.
operador/despachador;
Un error de un solo operador no debería causar un problema
comando de control falso al objeto.
21. Construcción arquitectónica de sistemas SCADA.
En la etapa inicial de desarrollo (años 80), cada fabricante de sistemas de control por microprocesador desarrolló su propio programa SCADA. Estos programas sólo podían interactuar con una gama reducida de controladores y en todos los aspectos eran cerrado(falta de un conjunto de controladores para trabajar con dispositivos de diferentes fabricantes y herramientas para crearlos, falta de mecanismos estándar para interactuar con otros productos de software, etc.).
Con la llegada del concepto de sistemas abiertos (principios de los años 90), el software para estaciones de operador se convirtió en un producto independiente.
· Una de las primeras tareas asignadas a los desarrolladores de SCADA fue la tarea de organizar sistemas de control multiusuario, es decir, sistemas capaces de soportar un número suficientemente grande de estaciones de trabajo de usuarios (clientes). El resultado fue cliente - servidor tecnología o arquitectura.
La arquitectura cliente-servidor se caracteriza por la presencia de dos procesos independientes que interactúan: el cliente y el servidor, que, en general, pueden ejecutarse en diferentes computadoras, intercambiando datos a través de la red. Según este esquema, se pueden construir sistemas de control de procesos, sistemas de procesamiento de datos basados en DBMS, etc.
Arroz. 2.1. Arquitectura cliente-servidor.
La arquitectura cliente-servidor supone que toda la información sobre el proceso tecnológico de los controladores se recopila y procesa en el servidor de entrada/salida (servidor de base de datos), al que están conectadas las estaciones de trabajo del cliente a través de la red.
Una estación de servidor en esta arquitectura debe entenderse como una computadora con un software especial para la recopilación y almacenamiento de datos y su posterior transmisión a través de canales de comunicación al personal operativo para monitorear y gestionar el proceso tecnológico, así como a todos los especialistas y gerentes interesados. Por definición servidor es proveedor información y cliente- su consumidor. Por tanto, los puestos de trabajo de operadores/despachadores, especialistas y gerentes son puestos de clientes. Normalmente, el cliente es una PC de escritorio que ejecuta el software del usuario final. El software cliente es cualquier programa o paquete de aplicación que puede enviar solicitudes a través de una red a un servidor y procesar la información recibida en respuesta. Naturalmente, las funciones de las estaciones de clientes y, en consecuencia, software , son diferentes y están determinados por las funciones del lugar de trabajo que brindan.
El número de estaciones de operador y servidores de entrada/salida (servidores de bases de datos) se determina en la etapa de diseño y depende, en primer lugar, del volumen de información procesada en el sistema. Para sistemas de control pequeños, las funciones del servidor de E/S y la estación del operador (HMI) se pueden combinar en una computadora.
En los sistemas distribuidos en red que utilizan SCADA/HMI, se ha hecho posible crear estaciones (nodos) para diversos propósitos funcionales: estaciones de operador/despachador, servidores con funciones HMI, servidores "ciegos" (sin funciones HMI), estaciones de monitoreo (solo visualización sin derechos de control) para especialistas y gerentes y otros.
Los programas SCADA contienen dos módulos interdependientes: Desarrollo(entorno de desarrollo de proyectos) y Tiempo de ejecución(entorno de ejecución). Para reducir el coste del proyecto, estos módulos se pueden instalar en diferentes ordenadores. Por ejemplo, las estaciones del operador suelen ser nodos de tiempo de ejecución (o visualización) con funcionalidad HMI completa. En este caso, al menos un ordenador de la red debe ser del tipo Desarrollo. En dichos nodos el proyecto se desarrolla, ajusta y también puede ejecutarse. Algunos sistemas SCADA permiten realizar cambios en el proyecto sin detener todo el sistema. El software de servidor SCADA le permite crear un proyecto de sistema de control completo, incluida una base de datos y una HMI.
Un aspecto importante en la construcción estructural de sistemas de control de red es estructura de base de datos en tiempo real (centralizado o distribuido). Cada una de las estructuras en los sistemas SCADA/HMI es implementada de manera diferente por diferentes desarrolladores. La efectividad para garantizar la unidad e integridad de la base de datos, su confiabilidad, capacidades de modificación, etc. depende significativamente de la implementación.
En algunos casos, para acceder a los datos, se crea una base de datos "propia" en la computadora cliente, copiada de servidores remotos. Los datos duplicados pueden provocar ciertos problemas en términos de integridad de la base de datos y rendimiento del sistema de gestión. Modificar una base de datos con esta organización, por ejemplo introduciendo una variable adicional, requerirá cambios en cada copia de red que utilice esa variable.
En otros casos, las computadoras cliente no requieren copias de las bases de datos. Reciben la información que necesitan a través de la red desde el servidor, cuya tarea es mantener la base de datos. Puede haber varios servidores y cualquier parte de los datos se almacena en un solo lugar, en un servidor. Por lo tanto, la modificación de la base de datos se realiza sólo en una computadora: el servidor de la base de datos, lo que garantiza su unidad e integridad. Este enfoque de la construcción estructural del sistema reduce la carga en la red y proporciona una serie de otras ventajas.
· Desde el punto de vista de la construcción estructural de paquetes SCADA, existen:
Sistemas que proporcionan una gama completa de funciones HMI básicas;
Sistemas que constan de módulos que implementan individuales.
Funciones HMI.
Los sistemas que proporcionan un conjunto completo de funciones básicas pueden equiparse con opciones adicionales que implementan funciones opcionales de monitoreo y control.
En el segundo caso, el sistema se crea completamente modular (servidor de E/S, servidor de alarmas, servidor de tendencias, etc.). Para proyectos pequeños, todos los módulos se pueden ejecutar en una computadora. En proyectos con un gran número de variables, los módulos se pueden distribuir en varios ordenadores en diferentes combinaciones. En la figura 1 se muestra una variante de la arquitectura cliente-servidor de dicho sistema. 2.2.
En la arquitectura cliente-servidor del sistema de control presentado en la Fig. 2.2, las funciones de recopilación y almacenamiento de datos, gestión de alarmas y tendencias se distribuyen entre tres servidores. La función HMI se implementa en las estaciones de los clientes.
Arroz. 2.2. Arquitectura de SCADA modular.
Por ejemplo SCADA citar Contiene cinco módulos funcionales (servidores o clientes):
§ E/S- Servidor de E/S. Proporciona transferencia de datos entre
Dispositivos de E/S físicos y otros módulos. citar.
§ Mostrar- cliente de visualización. Proporciona interfaz de operador: visualización de datos provenientes de otros módulos citar y controlar la ejecución de los comandos del operador.
§ Alarmas- servidor de alarma. Supervisa los datos, los compara con
límites aceptables, verifica el cumplimiento de las condiciones especificadas y
muestra alarmas en el nodo de visualización correspondiente.
§ Tendencias- servidor de tendencias. Recopila y registra datos de tendencias.
información, permitiendo visualizar el desarrollo del proceso en tiempo real
en una escala de tiempo o en retrospectiva.
§ Informes- servidor de informes. Genera informes al vencimiento
un momento determinado, cuando ocurre un determinado evento
o a petición del operador.
Sólo se puede utilizar un servidor de alarmas, un servidor de tendencias y un servidor de informes en una red. Al mismo tiempo, es posible utilizar varios servidores de E/S ( Servidor de E/S). Número de computadoras con módulo instalado Mostrar(proporcionando una interfaz de operador) en la red es prácticamente ilimitado.
22. SCADA como sistema abierto
La difusión de la arquitectura cliente-servidor fue posible gracias al desarrollo y la implementación generalizada del concepto de sistemas abiertos. La razón principal para el surgimiento y desarrollo del concepto de sistemas abiertos fue problemas de interacción entre software y hardware en redes informáticas locales. Estos problemas sólo podrían resolverse mediante la estandarización internacional de las interfaces de software y hardware.
· 
Concepto de sistemas abiertos
asume la libre interacción del software SCADA con software y hardware de diferentes fabricantes. Esto es relevante, ya que los sistemas de automatización modernos se caracterizan por un alto grado de integración de una gran cantidad de componentes. Además del objeto de control, un sistema de automatización implica todo un complejo de software y hardware: sensores y actuadores, controladores, servidores de bases de datos, puestos de trabajo de operadores, puestos de trabajo de especialistas y gerentes, etc. (Fig. 2.3). En este caso, se pueden utilizar en un solo sistema medios técnicos de diferentes fabricantes.
Arroz. 2.3. Integración de SCADA en el sistema de control.
Es obvio que para operar eficazmente en este entorno heterogéneo, el sistema SCADA debe proporcionar un alto nivel de interacción de red.
La implementación de esta tarea requiere del sistema SCADA. Disponibilidad de protocolos de intercambio estándar con las redes industriales más populares. , como Profibus, ControlNet, Modbus y otros.
Por otro lado, los sistemas SCADA deben soportar interfaz con redes de información estándar (Ethernet, etc.) utilizando protocolos estándar (TCP/IP, etc.) para el intercambio de datos con componentes del sistema de control distribuido.
Casi cualquier sistema SCADA incluye una base de datos en tiempo real y un subsistema de archivo de datos. Pero el subsistema de archivo no está diseñado para el almacenamiento a largo plazo de grandes cantidades de información (meses y años). La información que contiene se actualiza periódicamente; de lo contrario, simplemente no habrá suficiente espacio para ella. La clase de software aquí considerada (sistemas SCADA) tiene como objetivo proporcionar información actual y archivada al personal operativo responsable del control directo del proceso tecnológico.
La información que refleja las actividades económicas de la empresa (datos para la elaboración de balances de materiales de las instalaciones, la producción, la empresa en su conjunto, etc.) se almacena en bases de datos relacionales (RDB) como Oracle, Sybase, etc. La información se suministra a estas bases de datos. ya sea mediante entrada manual o de forma automatizada (a través de sistemas SCADA). Por lo tanto, se plantea otro requisito para el software SCADA: la presencia en su composición de protocolos de intercambio con bases de datos estándar .
Los dos mecanismos de intercambio más ampliamente aplicables son:
ODBC (Conectividad de base de datos abierta: interacción con bases de datos abiertas) es un estándar internacional que implica el intercambio de información con RDB mediante controladores ODBC. Como protocolo estándar de Microsoft, ODBC es compatible con la mayoría de las aplicaciones comunes de Windows;
SQL (lenguaje de consulta estructurado) es un lenguaje de consulta estructurado.
· El software SCADA debe interactuar con los controladores para proporcionar una interfaz hombre-máquina con el sistema de control (Figura 2.3). Los sensores y actuadores de parámetros de proceso (no mostrados en la Fig. 2.3) están conectados a los controladores a través de módulos de entrada/salida.
La información del sensor se escribe en el registro del controlador. Para transferirlo a la base de datos del servidor SCADA, se requiere un programa especial llamado controlador. El controlador instalado en el servidor garantiza el intercambio de datos con el controlador a través de algún canal físico. Pero para implementar el intercambio también se requiere un protocolo lógico.
Después de recibir el servidor SCADA, la señal ingresa a la base de datos, donde es procesada y almacenada. Para mostrar el valor de la señal en el monitor de la estación de trabajo del operador, la información del servidor debe transmitirse a través de la red a la computadora cliente. Y sólo después de esto, el operador recibirá la información mostrada cambiando el valor, color, tamaño, posición, etc. del objeto de la interfaz del operador correspondiente.
Una gran cantidad de controladores con diferentes plataformas de software y hardware y un aumento constante en su número obligaron a los desarrolladores a incluir en el sistema SCADA una gran cantidad de controladores listos para usar (hasta varios cientos) y herramientas para desarrollar sus propios controladores para nuevos o dispositivos de nivel inferior no estándar.
Hasta hace poco, se utilizaban dos mecanismos para la interacción entre los controladores de E/S y SCADA (Fig. 2.4):
DDE (Intercambio dinámico de datos - intercambio dinámico de datos);
Intercambio utilizando protocolos propietarios (conocidos sólo por el desarrollador).
Arroz. 2.4. Intercambio de información mediante el protocolo DDE.
En lugar de DDE, Microsoft propuso un medio más eficiente y confiable para transferir datos entre procesos: OLE (ver más abajo). Y pronto, basado en OLE, apareció un nuevo estándar OPC, dirigido al mercado de la automatización industrial.
· interfaz OPC
OPC es una abreviatura de oh LE para PAG proceso do ontrol (OLE para control de procesos). La tecnología OPC se basa en la tecnología OLE (Object Linking and Embedding) desarrollada por Microsoft. Los objetos aquí significan los llamados componentes , que son miniaplicaciones listas para usar. Al incorporar y vincular estos componentes, puede desarrollar aplicaciones componente arquitectura. Este nuevo enfoque para el desarrollo de aplicaciones, propuesto por Microsoft, se llama tecnología COM(Modelo de objetos componentes – modelo de objetos componentes). Ahora la aplicación cliente puede llamar de forma remota a ciertas funciones de estos objetos como si los objetos estuvieran "cercanos". Es posible que el objeto esté realmente cerca (en el espacio de direcciones de la aplicación); entonces es simple COM.
Si el objeto está ubicado en otro programa en la misma computadora o en otro nodo de la red, entonces esto DCOM-Repartido(repartido) COM.
Entonces, ¿qué es? ¿SRO? OPC es un estándar de comunicaciones que admite la interoperabilidad entre dispositivos de campo, controladores y aplicaciones de diferentes fabricantes. El estándar OPC describe objetos, métodos y propiedades de los componentes (basados en la tecnología OLE/COM) para servidores de datos en tiempo real, como PLC, DCS, sistemas de archivo de datos y otros, y garantiza la transferencia de la información contenida en estos servidores al estándar OLE. clientela.
SRO-La interacción se basa en la arquitectura cliente-servidor. SRO-cliente (por ejemplo, SCADA), llamando a ciertas funciones del objeto SRO-servidor, se suscribe para recibir ciertos datos con una determinada frecuencia. Sucesivamente, SRO- el servidor, después de sondear el dispositivo físico, llama a funciones conocidas del cliente, le notifica la recepción de datos y transfiere los datos en sí. Así, cuando SRO-las interacciones se utilizan como directas COM-llamadas (de cliente a servidor) y llamadas inversas (de servidor a cliente).
Una forma más popular de presentar la idea de la tecnología OPC es utilizar el ejemplo de los estándares de bus para una computadora personal (PC). Al bus del PC se puede conectar una amplia gama de dispositivos de diversas empresas y todos podrán comunicarse entre sí porque utilizan el mismo estándar neumático La interfaz OPC unificada también permite que varios módulos de software producidos por diferentes empresas se comuniquen entre sí.
El servidor OPC es responsable de recibir datos del correspondiente dispositivo de control de procesos. Cada servidor tiene una cantidad de grupos OPC, que son colecciones lógicas de datos que se solicitan al cliente. Varios clientes pueden acceder a los grupos en el servidor al mismo tiempo o solo un cliente.
Cada grupo OPC contiene un conjunto de elementos OPC que almacenan datos recibidos del dispositivo de control de proceso correspondiente. La solicitud del cliente al servidor para recibir datos se implementa especificando el identificador del elemento. Los identificadores de elementos son únicos para cada servidor. Utilizando un identificador único, el servidor puede encontrar el valor requerido en el dispositivo correspondiente (por ejemplo, un controlador). Para un PLC, el ID del elemento normalmente corresponde al número de registro. Además, el servidor puede proporcionar una marca de tiempo a los datos recibidos.
El uso de la tecnología OPC actualmente sólo es posible en sistemas operativos basados en tecnología OLE/COM, es decir. en Microsoft Windows 95/98 y Windows NT. Se está desarrollando soporte para esta tecnología para el sistema operativo UNIX.
Por tanto, cualquier dispositivo para el que exista SRO-servidor, se puede utilizar junto con cualquier moderno SCADA-sistema implementado sobre la plataforma MS Windows.
La organización sin fines de lucro OPC Foundation (http://www.opcfoundation.org), que desarrolla el estándar OPC, tiene más de 200 miembros. Incluye a casi todos los principales fabricantes de software y hardware de automatización del mundo.
Aunque el estándar SRO y se basa en una base universal: COM/DCOM, fue desarrollado específicamente para su uso en la automatización industrial y, por lo tanto, tiene un lado conceptual muy significativo.
La norma consta de tres especificaciones principales:
Acceso a datos en tiempo real (Data Access);
Procesamiento de alarmas y eventos;
Acceso a datos históricos (Historical Data Access).
Por tanto, también pueden existir tres tipos de servidores OPC, aunque es posible combinar todas estas funciones en un solo servidor. Los servidores OPC de dispositivos físicos suelen ser únicamente servidores de datos.
Anteriormente, los desarrolladores de aplicaciones cliente tenían que escribir muchos controladores (consulte la figura de la derecha) para interactuar con cada uno de los dispositivos de control utilizados.
El estándar OPC le permite escribir un solo controlador (figura de la derecha) para acceder a datos provenientes de un único formato desde una amplia variedad de fuentes.
La interfaz OPC permite varias opciones de intercambio: con dispositivos físicos, con sistemas de control de red distribuidos y con cualquier aplicación (Fig. 2.5). También existen en el mercado paquetes de herramientas para escribir componentes OPC.
Arroz. 2.5. Intercambio de datos a través de interfaz OPC.
El uso de la tecnología OPC permite a los usuarios finales seleccionar el hardware y software que mejor se adapta a sus necesidades, independientemente de quién los fabrique.
Otra ventaja de la tecnología descrita es que su uso reduce los riesgos y costos del trabajo de integración. Todos los componentes utilizados en el sistema funcionan con la misma tecnología.
· Al desarrollar sistemas de automatización, puede ser necesario crear sus propios módulos de software (no incluidos en el sistema SCADA) y su inclusión en el sistema de automatización. Por tanto, la propiedad de apertura de los sistemas SCADA es una característica muy importante de los productos de software de esta clase. La apertura de un sistema SCADA significa la capacidad de acceder a las especificaciones de las llamadas al sistema que implementan un servicio del sistema en particular. También puede ser el acceso a funciones gráficas, funciones para trabajar con bases de datos, etc.
Por otro lado, hoy en el mundo existen muchas empresas que desarrollan diversos componentes de software para sistemas SCADA, por ejemplo, objetos ActiveX. Su uso en el desarrollo de sistemas de automatización simplifica y acelera el proceso de diseño. Este proceso comienza a parecerse cada vez más al proceso de "ensamblar" software de aplicación a partir de componentes ya preparados. Se reducen los requisitos para las calificaciones de los programadores: se reduce la cantidad de tareas resueltas por el sistema utilizando programas propietarios en lenguajes de alto nivel como C o Visual Basic. Todo esto contribuye a ampliar el alcance de los sistemas SCADA.
· Objetos ActiveX
ActiveX es una tecnología de Microsoft basada en COM/DCOM (ver arriba) y destinada a escribir aplicaciones de red. Proporciona a los programadores un conjunto de bibliotecas estándar que facilitan enormemente el proceso de codificación.
El estándar ActiveX permite que los componentes de software interactúen entre sí a través de la red, independientemente del lenguaje de programación en el que estén escritos (Visual Basic, Visual C++, Borland Delphi, Borland C++, cualquier herramienta de desarrollo Java).
ActiveX proporciona una especie de "pegamento" mediante el cual los componentes de software individuales de diferentes computadoras se "pegan entre sí" en un único sistema distribuido.
La tecnología ActiveX incluye partes de cliente y servidor.
Sala de servidores parte de la tecnología ActiveX se implementa con la ayuda de Microsoft Servidor de información de Internet(IIS).
Cliente La tecnología ActiveX se implementa en la máquina cliente utilizando bibliotecas proporcionadas con Microsoft. Explorador de Internet, que es un navegador web con todas las funciones (WWW - World Wide Web) y recipiente para elementos ActiveX. Hoy en día, la tecnología ActiveX se está implementando con éxito en sistemas que operan en la plataforma Windows. No hay duda de que en un futuro próximo estas tecnologías se utilizarán en otras plataformas, ya que las tecnologías de la información se están desarrollando a un ritmo muy alto.
¿Qué tiene que ver la tecnología ActiveX con los sistemas SCADA? Los desarrolladores de programas SCADA en la plataforma WindowsNT/2000/XP aprovecharon esta tecnología de Microsoft. Ahora muchos SCADA son contenedores para objetos ActiveX. Esto significa que una gran cantidad de objetos ActiveX listos para usar creados por numerosos fabricantes de productos de software similares se pueden integrar en aplicaciones SCADA con una programación mínima. Y luego, el proceso de desarrollo de una interfaz hombre-máquina se parecerá al trabajo con un diseñador, que consiste en la selección e integración de componentes ya preparados.
En el modo de ejecución, los componentes ActiveX admiten el intercambio dinámico de datos con otros componentes de hardware y software de la red a través de la interfaz OPC.
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En la figura 1 se muestra un ejemplo de un objeto ActiveX. 2.6.
Arroz. 2.6. Objeto ActiveX de resumen de alarma.
Así, la apertura del software SCADA está garantizada por una serie de factores, a saber:
Posibilidad de crear sus propios módulos de software.
y uso de módulos de software desarrollados por otras empresas;
Disponibilidad de drivers especiales para comunicación SCADA con los más
controladores populares de diferentes empresas;
Disponibilidad de herramientas especiales para crear nuevos.
conductores;
La capacidad de trabajar en sistemas operativos estándar;
Disponibilidad de interfaces de software estándar (DDE, OLE, OPC, ActiveX, ODBC, SQL, etc.) que conectan el software SCADA con otro software y hardware del sistema de control, incluido el DBMS.
Ahora ya podemos decir que los sistemas SCADA/HMI modernos están bien estructurados y representan conjuntos de productos de software y componentes auxiliares listos para usar que son consistentes en función y en todas las interfaces.
23. Relevancia de la integración del sistema de control de procesos automatizado y el software del sistema de control automatizado
Hablando del software de los sistemas de automatización, no se pueden ignorar los procesos asociados con la introducción de tecnologías de la información en rápido desarrollo en los niveles superiores de gestión de una empresa industrial. Por supuesto, la eficiencia del funcionamiento de una empresa está determinada por la eficiencia de sus unidades de producción y unidades de proceso (APCS) individuales. Pero es imposible hablar de la eficacia de un sistema de control de procesos automatizado independiente del sistema de gestión empresarial en su conjunto.
La automatización de las empresas (incluido el petróleo y el gas) en Rusia durante las últimas décadas se ha basado en un principio de tres niveles (figura de la izquierda). En cualquier sistema de gestión construido sobre un principio jerárquico, la información fluye en dos direcciones: "de abajo hacia arriba" (ascendente) y "de arriba hacia abajo" (descendente).
Desde el nivel inferior, la información de varios sensores se suministra a los reguladores automáticos (controladores) y se devuelve a los actuadores (AD) en forma de acciones de control. En este nivel, los bucles de control automático (ACL) están cerrados y la información sobre los parámetros del proceso tecnológico sube al nivel del sistema de control de proceso automatizado. Aquí (en la sala de control/sala de control) la información se muestra en pantallas, tableros y se registra. El personal operativo también tiene la oportunidad de realizar acciones de control: en el regulador, cambiando la tarea, en el objeto, en el modo de control remoto manual de los actuadores.
En la parte superior, en el nivel de los sistemas de control automatizados (en la práctica mundial, este nivel de gestión se llama ERP - Planificación de recursos empresariales), existen estructuras que aseguran las actividades financieras y económicas de la empresa en su conjunto, la planificación de la producción y la contabilidad. , incluido:
Gestión financiera;
Contabilidad;
Suministro de energía;
Apoyo logístico;
Ventas de productos terminados;
Reparación y soporte técnico;
Gestión de personal, etc.
El resultado de sus actividades son planes, tareas, regulaciones que, como acciones de control, “descienden” al nivel de sistemas automatizados de control de procesos. Aquí surge la pregunta principal: ¿sobre la base de qué información se desarrollaron todas estas tareas y planes? El caso es que automáticamente "aumentar" operacional Hace tiempo que no es posible obtener información hasta el nivel de la toma de decisiones estratégicas. Como resultado, la información para tomar decisiones de gestión a menudo no sólo era no operativo(anticuado), pero también faltón(factor humano).
En Rusia, históricamente, la automatización de la gestión de empresas industriales se ha llevado a cabo durante mucho tiempo en dos áreas bastante separadas e independientes (APCS y APCS).
El desarrollo de estas áreas solía estar a cargo de varios equipos de especialistas subordinados a los jefes de distintos servicios y estaba mal coordinado. Ambas direcciones no estaban conectadas entre sí, ni organizativamente, ni físicamente, ni informativamente. Además, la automatización de ambas áreas se basó en hardware y software heterogéneos y no preveía la posibilidad de estandarizar los canales de intercambio de información entre niveles.
· En los años 90 del siglo pasado en Rusia (especialmente en la industria del petróleo y el gas) se inició un rápido proceso de modernización de los equipos técnicos de automatización. Los medios moral y físicamente obsoletos han sido reemplazados por modernos sistemas de software y hardware. esto y controladores (PLC) varios fabricantes y DCS de diversas escalas, a partir de las cuales es posible construir sistemas de control integrados no solo para instalaciones tecnológicas, sino también para talleres y pequeñas fábricas. SCADA-Los sistemas ya se han convertido en una parte integral de muchos sistemas de control de procesos modernizados y recientemente introducidos.
Una característica especial de estos sistemas es que trabajan con flujos de datos que llegan en tiempo real, con alta frecuencia (los periodos de muestreo son del orden de segundos e incluso fracciones de segundo) y de un gran número de fuentes (de cientos a decenas de miles). de parámetros). Esta información se almacena en bases de datos no relacionales y se utiliza para el control de procesos operativos. Pero la información utilizada con éxito en el sistema de control de procesos automatizado es inconveniente para el sistema de gestión de nivel superior.
Los resultados positivos de la automatización de los procesos tecnológicos son obvios: el proceso de sustitución de equipos de automatización moral y físicamente obsoletos por sistemas de microprocesadores modernos y fiables (DCS o SCADA) está en marcha con éxito. Las empresas cuentan ahora con especialistas que dominan los sistemas informáticos y los métodos modernos de gestión, así como especialistas en tecnología de la información (TI).
· Para resolver los problemas de la automatización de la gestión de las actividades administrativas y económicas de las empresas (ACMS), recientemente se han creado y se han implementado ampliamente un gran número de sistemas de gestión estándar. En términos de funcionalidad, todos estos sistemas no son equivalentes. Entre ellos se encuentran los llamados productos empaquetados que implementan un número muy pequeño de funciones (contabilidad, almacén, etc.) y sistemas potentes que pueden simular los procesos de gestión que ocurren en una empresa (SAP/R3, Baan, Oracle Applications). También se presentan sistemas de clase media (JD Edward's, MFG - Pro, SyteLine, Renaissance, Concorde XAL, SunSystems, BOSS-Corporation, Galaktika, Parus, Resurs, etc.), capaces de implementar una cantidad bastante grande de funciones en diversas áreas. - finanzas, personal, ventas
Una característica de todos estos sistemas es el uso de modernos relacional bases de datos, como Oracle, Informix, Microsoft SQL Server y otras, las más adecuadas para resolver problemas de análisis. En este nivel, sólo los preparados previamente, integrados
