Entwicklung eines Kontrollsystems für die Strahllagemessung am ...

30 4 ENTWICKLUNG DES KONTROLLSYSTEMS
Programmteilen. Die nebenläufig ausgeführten Programmteile werden häufig
“Threads” oder “Tasks” genannt. Zumeist liegen dem aber unterschiedliche
Konzepte zugrunde, so z. B. unter Solaris die “Solaris-Threads”, während
VxWorks wieder ein anderes Thread-Konzept verwendet.
Wegen der in Abschnitt 4.3.3 vorgestellten Portabilität des Kontrollsystems
kann nicht auf für das jeweilige Betriebssystem spezifische Konzepte eingegangen
werden. Für das Lage- und Verlustkontrollsystem wird deshalb der
seit einigen Jahren existierende und verbreitete Pthread-Standard 38 [14] verwendet.
Implementationen sind z. B. für LynxOS, Solaris und Linux verfügbar.
Für VxWorks existiert eine kommerziell erwerbliche Version [33]. Aus finanziellen
Gründen wurde aber gegen deren Einsatz entschieden. Deshalb wurde
in der vorliegenden Diplomarbeit ein eigenes Pthread-Interface entwickelt.
Dieses stellt alle für das Kontrollsystem wichtigen Funktionen des Pthread-
Standards für VxWorks bereitstellt. Die genaue Implementation und Einbindung
in das VxWorks-Betriebssystem ist in Anhang A beschrieben.
Der Einsatz von Nebenläufigkeit zieht zwangsläufig die Notwendigkeit zur
Synchronisation nach sich, die mit erhöhtem Aufwand bei der Programmierung
verbunden ist und sich durch den zusätzlichen Programmcode auch verlangsamend
auf die Programmausführung auswirkt. Zusätzlich benötigt das
Betriebssystem Zeit, um den Wechsel zwischen den verschiedenen Threads
zu ermöglichen.
Zwei Gründe sprechen jedoch für Nebenläufigkeit: Überlappende Ein- und
Ausgabe sowie unterschiedliche Prioritäten von Lage- und Verlustmessung.
Beide Gründe werden in [12] als wichtige Voraussetzungen für den Einsatz
von Nebenläufigkeit genannt. Die überlappende Ein- und Ausgabe entsteht
bei dem vorliegenden Kontrollsystem dadurch, daß es gleichzeitig über zwei
Feldbusleitungen Daten übertragen muß (vgl. Abschnitt 4.4).
Würde das Kontrollsystem bei der Ein- und Ausgabe auf jeweils einer Leitung
blockieren, so könnten über den anderen Feldbus keine Daten übertragen
werden! Es ist deshalb viel sinnvoller, einen parallelen, nebenläufigen
Zugriff auf beide Feldbusse zuzulassen. Dies sorgt für eine Aufteilung der
Datennahme auf zwei DAQ 39 -Threads.
Andererseits bedingen die unterschiedlichen Prioritäten der ständigen Datennahme
von Lage-, Verlustmonitoren und Alarmmodulen eine zusätzliche
Aufteilung. In Abb. 8 ist diese Aufteilung in einem zweidimensionalen Schema
verdeutlicht. Die Ordnung nach Prioritäten erfolgt durch die Wichtigkeit
Befehl nach dem anderen abgearbeitet werden kann. Das Betriebssystem wechselt aber
zwischen den Abarbeitung der unterschiedlichen Aufgaben so schnell, daß es dem Benutzer
wie die gleichzeitige Ausführung erscheint.
38 POSIX-Threads
39 Data Acquisition