精品资料（2021-2022年收藏）航天技术概论

1、30题题目解答：MATLAB在20世纪70年代中期，Cleve Moler博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序库。EISPACK是特征值求解的FORTRAN程序库，LINPACK是解线性方程的程序库。在当时，这两个程序库代表矩阵运算的最高水平。到20世纪70年代后期，身为美国New Mexico大学计算机系系主任的Clev e Moler，在给学生讲授线性代数课程时，想教学生使用EISPACK和LINPACK程序库，但他发现学生用FORTRAN编写接口程序很费时间，于是他开始自己动手，利用业余时间为学生编写EISPACK和LINP

2、ACK的接口程序。Cleve Moler给这个接口程序取名为MATLAB，该名为矩阵（matrix）和实验室（laboratory）两个英文单词的前三个字母的组合。在以后的数年里，MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。1983年春天，Cleve Moler到Stanford大学讲学，MATLAB深深地吸引了工程师John Little。John Little敏锐地觉察到MATLAB在工程领域的广阔前景。同年，他和 Cleve Moler、Sieve Bangert一起，用C语言开发了第二代专业版。这一代的MATLAB语言同时具备了数值计算和数据图示化的

3、功能。1984年，Cleve Moler和 John Lithe成立了MathWorks公司，正式把MATLAB推向市场，并继续进行MATLAB的研究和开发。在当今30多个数学类科技应用软件中，就软件数学处理的原始内核而言，可分为两大类。一类是数值计算型软件，如 MATLAB、Xmath、Gauss等，这类软件长于数值计算，对处理大批数据效率高；另一类是数学分析型软件，如Mathematica、Maple等，这类软件以符号计算见长，能给出解析解和任意精度解，其缺点是处理大量数据时效率较低。MathWorks公司顺应多功能需求之潮流，在其卓越数值计算和图示能力的基础上，又率先在专业水平上开拓了其

4、符号计算、文字处理、可视化建模和实时控制能力，开发了适合多学科、多部门要求的新一代科技应用软件MATLAB。经过多年的国际竞争，MATLAB 已经占据了数值型软件市场的主导地位。在MATLAB进入市场前，国际上的许多应用软件包都是直接以FORTRAN和C语言等编程语言开发的。这种软件的缺点是使用面窄、接口简陋、程序结构不开放以及没有标准的基库，很难适应各学科的最新发展，因而很难推广。MATLAB的出现，为各国科学家开发学科软件提供了新的基础。在MATLAB问世不久的20世纪80年代中期，原先控制领域里的一些软件包纷纷被淘汰或在MATLAB上重建。时至今日，经过Math Works公司的不断完善

5、，MATLAB已经发展成为适合多学科、多种工作平台的功能强劲的大型软件。在国外，MATLAB已经经受了多年考验。在欧美等高校，MATLAB已经成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，MATLAB被广泛用于科学研究和解决各种具体问题。最新版本为 2010BC语言C语言是一种计算机程序设计语言。它既有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为系统设计语言， 编写工作系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，它的

6、应用范围广泛。 主要有以下特点： C语言在很多方面都可以用，不仅仅是在软件开发上，各类科研都是需要用到C语言的。具体应用比如我是学硬件的，单片机以及嵌入式系统都可以用C来开发。 C 语言发展如此迅速, 而且成为最受欢迎的语言之一,主要因为它具有强大的功能。许多著名的系统软件, 如DBASE PLUS、DBASE 都是由C 语言编写的。用C语言加上一些汇编语言子程序, 就更能显示C 语言的优势了, 像PC- DOS 、WORDSTAR等就是用这种方法编写的。归纳起来C语言具有下列特点:1. C是中级语言它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C语言可以象汇编语言一样对位、字节和地

7、址进行操作, 而这三者是计算机最基本的工作单元。2. C是结构式语言结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化,即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式 可使程序层次清晰, 便于使用、维护以及调试。C 语言是以函数形式提供给用户的,这些函数可方便的调用, 并具有多种循环、条件语 句控制程序流向, 从而使程序完全结构化。3. C语言功能齐全C 语言具有各种各样的数据类型, 并引入了指针概念,可使程序效率更高。另外C 语言也具有强大的图形功能, 支持 多种显示器和驱动器。而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大,可以实现决策目的编游戏，编3D游戏，做数据库，做联众世界，做 聊天室，做

8、 PHOTOSHOP做FLASH，做3DMAX。4. C语言适用范围大C 语言还有一个突出的优点就是适合于多种操作系统, 如DOS、UNIX,也适用于多种机型。C语言对操作系统和系统使用程序以及需要对硬件进行操作的场合，用C语言明显优于其它解释型高级语言，有一些大型应用软件也是用C语言编写的。 C语言具有绘图能力强，可移植性，并具备很强的数据处理能力，因此适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。它是数值计算的高级语言。 常用的C语言IDE（集成开发环境）有Microsoft Visual C+，Borland C+，WatcomC+ ,Borland C+ ，Borland C+ Builde

9、r,Borland C+ 3.1 for DOS,WatcomC+ 11.0 for DOS,GNU DJGPP C+ ，Lccwin32 C Compiler 3.1,Microsoft C,High C,Turbo C,Dev-C+,C-Free， win-tc 等等.C语言的发展过程· C语言的原型ALGOL 60语言（也成为A语言） 。1963年，剑桥大学将ALGOL 60语言发展成为CPL(Combined Programming Language)语言。1967年，剑桥大学的Matin Richards 对CPL语言进行了简化，于是产生了BCPL语言。1970年，美国贝尔

10、实验室的Ken Thompson将BCPL进行了修改，并为它起了一个有趣的名字“B语言”。意思是将CPL语言煮干，提炼出它的精华。 并且他用B语言写了第一个 UNIX操作系统。而在1973年，B语言也给人“煮”了一下，美国贝尔实验室的D.M.RITCHIE在B语言的基础上最终设计出了一种新的语言，他取了BCPL的第二个 字母作为这种语言的名字，这就是C语言。为了使UNIX操作系统推广，1977年Dennis M.Ritchie 发表了不依赖于具体机器系统的C语言编译文本可移植的C语言编译程序。1978年Brian W.Kernighian和Dennis M.Ritchie出版了名著The C

11、Programming Language，从而使C语言成为目前世界上流行最广泛的高级程序设计语言。1987年，随着微型计算机的日益普及,出现了许多C语言版本。由于没有统一的标准,使得这些 C语言之间出现了一些不一致的地方。 为了改变这种情况,美国国家标准研究所(ANSI)为C语言制定了一套ANSI标准, 成为现行的C语言标准 3.C语言的主要特点 ，即经典的87 ANSI C。C语言 发展迅速, 而且成为最受欢迎的语言之一,主要因为它具有强大的功能。许多著名的系统软件, 如DBASE PLUS、DBASE 都是由C语言编写的。 用C语言加上一些汇编语言子程序, 就更能显示C语言的优势了,象PC

12、- DOS 、WORDSTAR等就是用这种方法编写的。1990年，国际化标准组织ISO（Intrernational StandardOrganization）接受了87 ANSI C为ISO C的标准（ISO9899-1990）。1994年，ISO修订了C语言的标准。 目前流行的C语言编译系统大多是以ANSI C为基础进行开发的，但不同版本的C编译系统所实现的语言功能和语法规则略有差别。C语言的特点C语言是一种结构化语言。它层次清晰，便于按模块化方式组织程序，易于调试和维护。C语言的表现能力和处理能力极强。它不仅具有丰富的运算符和数据类型，便于实现各类复杂的数据结构。它还可以直接访问内存的物

13、理地址，进行位(bit)一级的操作。 具体来讲，C语言的特点 为：1. 简洁紧凑、灵活方便C语言一共只有32个关键字,9种控制语句，程序书写自由，主要用小写字母表示。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。 C 语言可以象汇编语言一样对位、字节和地址进行操作, 而这三者是计算机最基本的工作单元。2. 运算符丰富C的运算符包含的范围很广泛，共有种34个运算符。C语言把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理。从而使C的运算类型极其丰富表达式类型多样化，灵活使用各种运算符可以实现在其它高级语言中难以实现的运算。3. 数据结构丰富C的数据类型有：整型、实型、字符型、数组类型、指针类

14、型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据类型的运算。并引入了指针概念,使程序效率更高。另外C语言具有强大的图形功能, 支持多种显示器和驱动器。且计算功能、逻辑判断功能强大。4. C是结构式语言结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化,即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰,便于使用、维护以及调试。C语言是以函数形式提供给用户的,这些函数可方便的调用,并具有多种循环、条件语句控制程序流向,从而使程序完全结构化。5. C语法限制不太严格、程序设计自由度大一般的高级语言语法检查比较严，能够检查出几乎所有的语法错误。而C语言允许程序编写者有较大的自由

15、度。6. C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作因此既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，能够象汇编语言一样对位、字节和地址进行操作,而这三者是计算机最基本的工作单元，可以用来写系统软件。7. C语言程序生成代码质量高，程序执行效率高一般只比汇编程序生成的目标代码效率低1020%。8. C语言适用范围大，可移植性好C语言有一个突出的优点就是适合于多种操作系统, 如DOS、UNIX,也适用于多种机型。当然，C语言也有自身的不足，比如：C语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数族下标越界不作检查等。 从应用的角度，C语言比其他高级语言较难掌握。总

16、之，C语言既有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点；既是一个成功的系统设计语言， 又是一个使用的程序设计语言；既能用来编写不依赖计算机硬件的应用程序，又能用来编写各种系统程序；是一种受欢迎、应用广泛的程序设 计语言C语言版本 。STKsatellite tool kit（卫星工具箱）stk的全称是satellite tool kit（卫星工具箱），是由Analytical Graphics公司开发的一款在航天工业领域中处于绝对领先地位的商品化分析软件。它支持航天任务周期的全过程，包括概念、需求、设计、制造、测试、发射、运行和应用等。STK是先进的商用现货（COTS）分析和可视化工具，它可以支援

17、航天、防御和情报任务。利用它可以快速方便地分析复杂任务，获得易于理解的图表和文本形式的分析结果，以确定最佳解决方案。美国Analytical Graphics公司开发的STK卫星工具包软件，是航天工业领先的商品化分析软件。 STK可以快速方便地分析复杂的陆、海、空、天任务，并提供易于理解的图表和文本形式的分析结果，确定最佳解决方案。它支持航天任务周期的全过程，包括政策、概念、需求、设计、制造、测试、发射、运行和应用。    STK/Pro 8.1.1提供分析引擎用于计算数据、并可显示多种形式的二维地图，显示卫星和其它对象如运载火箭、地面车辆、目

18、标等。STK的核心能力是产生位置和姿态数据、获取时间、遥感器覆盖分析。STK专业版扩展了STK的基本分析能力，包括附加的轨道预报算法、姿态定义、坐标类型和坐标系统、遥感器类型、高级的约束条件定义，以及卫星、城市、地面站和恒星数据库。对于特定的分析任务，STK提供了附加分析模块，可以解决通信分析、雷达分析、覆盖分析、轨道机动、精确定轨、实时操作等问题。另外，STK还有三维可视化模块，为STK和其它附加模块提供领先的三维显示环境。 主要功能:· 分析能力以复杂的数学算法迅速准确地计算出卫星任意时刻的位置、姿态，评估陆地、海洋、空中和空间对象间的复杂关系，以及卫星或地面站遥感器的

19、覆盖区域；· 生成轨道/弹道星历表STK 8.1.1包含复杂的数学算法，可以快速而准确地确定卫星在任意时刻的位置。对于新手，STK提供卫星轨道生成向导，指引用户建立常见的轨道类型如：地球同步、临界倾角、太阳同步、莫尼亚、重复轨道等等。· 可见性分析计算任意对象间的访问时间并在二维地图窗口动画显示，计算结果为图表或文字报告。可在对象间增加几何约束条件，如遥感器的可视范围、地基或天基系统最小仰角、方位角和可视距离；· 遥感器分析遥感器可以附加在任何空基或地基对象上，用于可见性分析的精确计算。遥感器覆盖区域的变化动态地显示在二维地图窗口，包括多种遥感器类型(复杂圆弧、半

20、功率、矩形、扫摆、用户定义)；· 姿态分析STK提供标准姿态定义，或从外部输入姿态文件(标准四元数姿态文件)，为计算姿态运动对其它参数的影响提供多种分析手段；· 可视化的计算结果STK在二维地图窗口可以显示所有以时间为单位的信息，多个窗口可以分别以不同的投影方式和坐标系显示。可以向前、向后或实时地显示任务场景的动态变化：空基或地基对象的位置、遥感器覆盖区域、可见情况、光照条件、恒星/行星位置，可将结果保存为BMP位图或AVI动画；· 全面的数据报告STK提供全面的图表和文字报告总结关键信息，包含上百种数据，用户可以为一个对象或一组对象定制图表和报告。所有报告均以工

21、业标准格式输出，可以输出到常用的电子制表软件中；  ·     STK 8.1.1专业版为航天领域的专家提供了高级航天分析工具，如附加数据库、轨道预报、姿态调整、坐标类型和坐标系以及遥感器的定义，STK/Pro集合以上强大功能用来解决最具挑战性的问题。STK/Pro包含了尖端的新功能以面向卫星系统专家的需求。STK/Pro是在广泛征求并了解了每天都在使用STK的用户的意见和需求后诞生的直接满足工业需要的产品，极大的扩展了STK 8.1.1的基本功能。主要功能：· 1:内容丰富的数据库：包括三个附加数据库，城市数据库

22、/地面站数据库/恒星数据库； 2:用于可见性分析的约束定义：超过20个约束条件定义飞行器、遥感器、地面站和其它对象之间的可见性，增强用户的分析性能； 3:高精度轨道预报(HPOP)：应用高保真力学模型生成不同轨道卫星的星历表，包括：圆轨道、椭圆轨道、抛物线轨道、双曲线轨道，有效范围从地球表面直到月球； 4:长期轨道预报(LOP)：精确预报数月或数年的卫星轨道； 5:寿命工具(Lifetime)：评估低轨卫星在轨保持圈数； 6:区域目标：可定义N多边形区域，用于地面区域链路计算； 7:附加坐标类型和系统：以不同的方式表现卫星的位置和速度

23、信息； 8:姿态仿真和指向：定义飞行器姿态，包括19种姿态定义； 9:多种遥感器类型：增加了简单圆弧以外的5种遥感器类型：复杂圆弧、半功率、矩形、SAR、自定义。NastranNX Nastran简介源于美国国家航空航天局 (NASA)的结构分析软件Nastran经过40年的发展已经成为世界上最为著名的有限元求解程序，拥有最为广泛的用户群，其解算结果和数据格式已经成为CAE行业标准。博览达提供的 NX Nastran 是经美国政府认证的两个商业版Nastran之一，现正广泛用于美国工业界及NASA各研究所。NX Nastran是由西门子/UGS PLM Software 研

24、发、维护的全球标准Nastran，产品主要包括Professional Package、Dynamics Package、TMG Thermal Package、Server Package四个标准包及配选的功能模块。博览达合理的价格及坚强的技术团队让每个CAE工程师都能使用全功能的Nastran圆满地完成分析、仿真任务。DMAPDMAP (直接矩阵提取程序)是NX Nastran高效的二次开发语言，已有30多年历史。DMAP主要功能包括：帮助用户改变或直接产生新的求解序列,实现矩阵的合并、分离、增加、删除， 或将矩阵输出到有限元后处理、 机构分析以及测试相关性等一些外部程序中。用户可利用DM

25、AP编写用户化程序,操作数据库流程。Enhanced Parallel Processing（增强的并行计算性能）NX Nastran包含强大的并行计算求解功能，大大提高了在求解超大模型时的效率。NX Nastran不仅支持共享内存式单机多CPU并行SMP；同时也支持分布式多机多CPU并行DMP，可用于工作站集群，尤其特别地，其独特的HDMP支持模型同时按几何和频率范围进行分割，极大地提高计算效率。TMG Thermal（TMG热分析）TMG Thermal包含了解决大多数通用工程问题所需的静态和瞬态热力 分析功能，包括传导、对流、辐射和相位变化的建模与分析。TMG Thermal 提供了一套

26、完整的热力边界条件和求解程序控制，以及一套供装配件使用的功能强大的热力建模工具。TMG Advanced Thermal（TMG高级热分析）TMG Advanced Thermal中增加了许多高级热力和流体流动分析功能，包括管流分析建模、强迫对流分析。此外，它还提供广泛的高级工具，用于分析高级辐射和航天器模型，模拟包含太阳和行星的环境热、轨道、镜面反射和光影追踪与铰接的相对运动结构等。它同样支持高级求解特征，如用户编写的子程序、模型简化、子结构以及与其他工业软件的接口。TMG Flow（TMG流分析）TMG Flow提供一套综合的三维计算流体动力学（CFD）解决方案。TMG Flow使用高效的

27、基于单元的有限体积法求解程序，计算静态和瞬态 应用中的三维流体速度、温度和压力。当它与TMG Thermal组合使用时，可以解决范围广泛的多种物理问题，这些问题涉及流体流动和热传导，低速与高速的可压缩或不可压流动等。LABVIEWLabVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台）是由美国国家仪器公司所开发的图形化程序编译平台，发明者为杰夫·考度斯基（Jeff Kodosky），程序最初于1986年在苹果电脑上发表。LabVIEW早期是为了仪器

28、自动控制所设计，至今转变成为一种逐渐成熟的高级编程语言。图形化程序与传统编程语言之不同点在于程序流程采用"数据流"之概念打破传统之思维模式，使得程序设计者在流程图构思完毕的同时也完成了程序的撰写。LabVIEW率先引入了特别的虚拟仪表的概念，用户可通过人机界面直接控制自行开发之仪器。此外LabVIEW提供的库包含：信号截取、信号分析、机器视觉、数值运算、逻辑运算、声音震动分析、数据存储.等。目前可支持Windows，UNIX，Linux，Mac OS等操作系统。由于LabVIEW特殊的图形程序简单易懂的开发接口，缩短了开发原型的速度以及方便日后的软件维护，因此逐渐受到系统开

29、发及研究人员的喜爱。目前广泛的被应用于工业自动化之领域上。LabVIEW缺省以 多线程运行程序，对于程序设计者更是一大利器。此外LabVIEW通信接口方面支持：GPIB，USB，IEEE1394，MODBUS，串口，并行端口，IrDA，TCP，UDP，Bluetooth，.NET，ActiveX，SMTP.等接口。版本：LabVIEW 8.XLabVIEW 8.X之版本中引入了面向对象（OOP）之程序设计概念，使LabVIEW更接近一个完整的编程语言。LabVIEW 8.20版的命名是为了庆祝LabVIEW第20周年。目前最新的版本为LabVIEW 8.6。LabVIEW 8.5新增的功能如下

30、：·轻松集成如多核心处理器的最新技术·以新功能管理软件开发，如图形化合并VI的功能·以新的BLAS信号处理程序库，更迅速地分析数据·以新的状态图程序设计方式，开发完整的应用PROTELProtel99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统工具，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。 最新版本的Protel软件可以毫无障碍地读Orcad、Pads、Accel(P

31、CAD)等知名EDA公司设计文件，以便用户顺利过渡到新的EDA平台。Protel99 SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。 以下介绍一些Protel99SE的部分最新功能：可生成30多种格式的电气连接网络表；强大的全局编辑功能；在原理图中选择一级器件，PCB中同样的器件也将被选中； 同时运行原理图和PCB，在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络 既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到PCB），也可以进行反向注释（由PCB到原理图），以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性； 满足国际化设计要求

32、（包括国标标题栏输出，GB4728国标库）； * 方便易用的数模混合仿真（兼容SPICE 3f5）；支持用CUPL语言和原理图设计PLD，生成标准的JED下载文件； * PCB可设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层；强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查； 智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺； 提供大量的工业化标准电路板做为设计模版； 放置汉字功能； 可以输入和输出DXF、DWG格式文件，实现和AutoCAD等软件的数据交换； 智能封装导航（对于建立复杂的PGA、BGA封装很有用）； 方便的打印预览功能，不用修改PCB文件就可以直接控制打印结果； 独特的3D显示

33、可以在制板之前看到装配事物的效果； 强大的CAM处理使您轻松实现输出光绘文件、材料清单、钻孔文件、贴片机文件、测试点报告等； 经过充分验证的传输线特性和仿真精确计算的算法，信号完整性分析直接从PCB启动； 反射和串扰仿真的波形显示结果与便利的测量工具相结合； 专家导航帮您解决信号完整性问题。AUTOCADAutoCAD是自动计算机辅助设计软件。是由美国Autodesk公司为计算机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。.dwg文件格式成为二维绘图的常用标准格式。AutoCAD的发展可分为初级阶段、发展阶段、高级发展阶段、完善阶段和进一步完善阶段五个阶段。Au

34、toCAD和AutoCAD LT的可用语言包括德文、法文、意大利文、西班牙文、日文、韩文、简体中文、繁体中文、俄文、捷克文、波兰文、匈牙利文、巴西葡萄牙文、丹麦文、荷兰文、瑞典文、芬兰文、挪威文和越南文。各国语言版本文档因上市时间有很大的改变。初级阶段§ AutoCAD 1.01982年11月§ AutoCAD 1.21983年4月§ AutoCAD 1.31983年8月§ AutoCAD 1.41983年10月§ AutoCAD 2.01984年10月发展阶段§ AutoCAD 2.171985年5月§ AutoCAD 2

35、.181985年5月§ AutoCAD 2.51986年6月§ AutoCAD 9.01987年9月§ AutoCAD 9.03高级发展阶段§ AutoCAD 10.01988年11月开始出现图形界面的对话框，CAD的功能已经比较齐全。§ AutoCAD 11.01990年11月§ AutoCAD 12.01992年6月Dos版的最高顶峰，具有成熟完备的功能，提供完善的AutoLisp语言进行二次开发，许多机械建筑和电路设计的专业CAD就是在这一版本上开发的。这一版本具有许多即使现在的版本也不具备的特性，例如实体爆炸后得到的是3Dfa

36、ce，而不是像现在版本这样变成面实体还是实体，不像3Dface那样可以对顶点进行单独拉伸。完善阶段§ AutoCAD R131994年11月在Unix、DOS和Windows 3.11上的最后版本§ AutoCAD R141997年2月§ AutoCAD 2000(R15.0)1999年3月§ AutoCAD 2000i(R15.1)2000年7月进一步完善阶段§ AutoCAD 2002(R15.6)2001年6月§ AutoCAD 2004(R16.0)2003年3月§ AutoCAD 2005(R16.1)2004年3

37、月§ AutoCAD 2006(R16.2)2005年3月§ AutoCAD 2007(R17.0)2006年3月§ AutoCAD 2008(R17.1)2007年3月§ AutoCAD 20092008年3月§ AutoCAD 2010 - 2009年4月§ AutoCAD LT 2010 - 2009年4月§ AutoCAD 20112010年3月实时操作系统英文称Real Time Operating System，简称RTOS。1.实时操作系统定义实时操作系统是保证在一定时间

38、限制内完成特定功能的操作系统。例如，可以为确保生产线上的机器人能获取某个物体而设计一个操作系统。在“硬”实时操作系统中，如果不能在允许时间内完成使物体可达的计算，操作系统将因错误结束。在“软”实时操作系统中，生产线仍然能继续工作，但产品的输出会因产品不能在允许时间内到达而减慢，这使机器人有短暂的不生产现象。一些实时操作系统是为特定的应用设计的，另一些是通用的。一些通用目的的操作系统称自己为实时操作系统。但某种程度上，大部分通用目的的操作系统，如微软的Windows NT或IBM的OS/390有实时系统的特征。这就是说，即使一个操作系统不是严格的实时系统，它们也能解决一部分实时应用问题。2.实时

39、操作系统的特征1）高精度计时系统计时精度是影响实时性的一个重要因素。在实时应用系统中，经常需要精确确定实时地操作某个设备或执行某个任务，或精确的计算一个时间函数。这些不仅依赖于一些硬件提供的时钟精度，也依赖于实时操作系统实现的高精度计时功能。2）多级中断机制一个实时应用系统通常需要处理多种外部信息或事件，但处理的紧迫程度有轻重缓急之分。有的必须立即作出反应，有的则可以延后处理。因此，需要建立多级中断嵌套处理机制，以确保对紧迫程度较高的实时事件进行及时响应和处理。3）实时调度机制实时操作系统不仅要及时响应实时事件中断，同时也要及时调度运行实时任务。但是，处理机调度并不能随心所欲的进行，因为涉及到

40、两个进程之间的切换，只能在确保“安全切换”的时间点上进行，实时调度机制包括两个方面，一是在调度策略和算法上保证优先调度实时任务；二是建立更多“安全切换”时间点，保证及时调度实时任务。3.实时操作系统的相关概念（1）基本概念代码临界段：指处理时不可分割的代码。一旦这部分代码开始执行则不允许中断打入；资源：任何为任务所占用的实体；共享资源：可以被一个以上任务使用的资源；任务：也称作一个线程，是一个简单的程序。每个任务被赋予一定的优先级，有它自己的一套CPU寄存器和自己的栈空间。典型地，每个任务都是一个无限的循环，每个任务都处在以下五个状态下：休眠态，就绪态，运行态，挂起态，被中断态；任务切换：将正

41、在运行任务的当前状态（CPU寄存器中的全部内容）保存在任务自己的栈区，然后把下一个将要运行的任务的当前状态从该任务的栈中重新装入CPU的寄存器，并开始下一个任务的运行；内核：负责管理各个任务，为每个任务分配CPU时间，并负责任务之间通讯。分为不可剥夺型内核于可剥夺型内核；调度：内核的主要职责之一，决定轮到哪个任务运行。一般基于优先级调度法；（2）关于优先级的问题任务优先级：分为优先级不可改变的静态优先级和优先级可改变的动态优先级；优先级反转：优先级反转问题是实时系统中出现最多的问题。共享资源的分配可导致优先级低的任务先运行，优先级高的任务后运行。解决的办法是使用“优先级继承”算法来临时改变任务优先级，以遏制优先级反转。（3）互斥虽然共享数据区简化了任务之间的信息交换，但是必须保证每个任务在处理共享共享数据时的