现代飞机早已离不开计算机来辅助控制飞行。这些计算机虽然外表与我们常见的电脑有很大区别,但同样需要操作系统才能正常工作。
那么在电脑和手机上使用的
这些操作系统
能直接用在机载系统的计算机上吗?
操作系统主要功能是管理计算机上的软件(如应用程序、驱动程序)和硬件(如处理器、存储器等),为用户提供服务。
以手机的使用为例,人们点击手机屏幕时,操作系统会首先感知到这个操作,然后调用相应的应用程序运行。在提供服务的时候,操作系统会优先考虑人机交互过程中的用户体验,以及降低设备功耗,延长系统续航时间等问题。而对于是否能够及时响应外部事件,后台任务的执行顺序,甚至系统运行的可靠性却没有严苛的要求。
然而这却是机载系统中所特别关注的,因为这些都会影响飞行安全,任何一个环节的小问题,都可能造成机毁人亡的重大安全事故。因此常见的操作系统并不适合机载系统中的计算机。
实时性是机载系统计算机操作系统的首要特点,对外则体现为操作系统的“反应速度”。当发生外部事件时,飞机要求操作系统能够在足够短的时间内感知并处理,最差也不能超过一个上限值,这个值通常只有几微秒。这类操作系统通常被称为强实时操作系统,是高速飞行时飞机能及时处理各种突发事件的基础和保障。
确定性是另一个特点,即操作系统运行过程中的状态是确定的。操作系统不允许系统出现任何设计之外的行为。通常桌面操作系统会根据当前系统的运行状态,动态调整行为,而系统运行状态是无法在运行前确定的。
高可靠性则反映系统稳定运行的能力。手机、电脑崩溃了,可以随意地重新启动。而飞行在万米高空中的飞机却不行,任何“崩溃”对飞行员而言都可能是致命的。通常民用飞机A级软件的失效率要求为10的-9次方,也就是说每工作大约10亿小时,才允许有一次失效。
目前,我国已经具有了自主研发具备强实时性、确定性和高可靠性操作系统的能力。由航空工业研制的天脉系列操作系统,经过近20年的发展,已经在多型重点航空装备中得到广泛应用,提升了我国航空武器装备的自主化水平,有力保障了我国当前及未来装备的应用需求。
审核编辑:黄飞
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