ОСРВ-6012

ОСРВ-6012 — это советская и российская операционная система реального времени, разработанная для использования в бортовых вычислительных комплексах авиационной и ракетно-космической техники. Относится к классу операционных систем, обеспечивающих детерминированное выполнение задач с гарантированным временем отклика на внешние события.

История создания

Разработка ОСРВ-6012 началась в конце 1970-х годов в Научно-исследовательском институте вычислительных комплексов (НИИВК, г. Москва) под руководством главного конструктора В. М. Глушкова. Система создавалась для семейства бортовых ЭВМ «Аргон» (серия 6012), предназначенных для управления системами навигации, прицеливания и полётным заданием на самолётах МиГ-29, Су-27 и их модификациях.

Первая версия ОСРВ-6012 была принята на вооружение в 1983 году. В 1990-е годы система прошла модернизацию для использования на космических аппаратах, в том числе на модулях орбитальной станции «Мир» и российском сегменте Международной космической станции (МКС). В 2000-х годах вышла версия ОСРВ-6012М, адаптированная для современных процессоров с архитектурой SPARC и PowerPC.

Архитектура

Ядро

ОСРВ-6012 имеет микроядерную архитектуру. Ядро занимает около 64 Кбайт памяти и обеспечивает:

• управление задачами (планировщик с фиксированными приоритетами);
• синхронизацию (семафоры, мьютексы, событийные флаги);
• межзадачное взаимодействие (очереди сообщений, почтовые ящики);
• обработку прерываний с аппаратной поддержкой вложенности.

Планировщик

Используется вытесняющий алгоритм планирования с фиксированными приоритетами (Fixed Priority Preemptive Scheduling). Максимальное количество задач — 256. Время переключения контекста не превышает 5 микросекунд на процессорах с тактовой частотой 100 МГц.

Управление памятью

Система поддерживает только статическое распределение памяти. Динамическое выделение (malloc/free) отсутствует, что исключает фрагментацию и обеспечивает детерминизм. Адресное пространство делится на сегменты: системный, пользовательский и защищённый (для обработчиков прерываний).

Характеристики

Основные параметры ОСРВ-6012:

Применение

Авиация

ОСРВ-6012 входит в состав бортового вычислительного комплекса (БВК) самолётов:

• МиГ-29 (система управления вооружением СУВ-29);
• Су-27 (система автоматического управления САУ-27);
• Су-30 (модифицированная версия ОСРВ-6012М).

Космонавтика

На МКС система используется в:

• системе управления движением и навигацией (СУДН) российского сегмента;
• системе терморегулирования;
• контроллерах стыковочных агрегатов.

Промышленность

В гражданском секторе ОСРВ-6012 применяется в:

• системах управления атомными реакторами (АЭС «Калининская», «Ленинградская»);
• контроллерах газотранспортных систем (Газпром);
• железнодорожной автоматике (системы интервального регулирования движения поездов).

Версии и модификации

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Детерминированное поведение в любых режимах нагрузки.
• Высокая надёжность: наработка на отказ (MTBF) в авиационных версиях — не менее 100 000 часов.
• Малый размер ядра (64 Кбайт), что позволяет использовать систему в микроконтроллерах с ограниченными ресурсами.
• Полная сертификация по стандартам авиационной безопасности DO-178B (уровень A).

Недостатки

• Отсутствие поддержки динамической памяти и виртуальной памяти.
• Ограниченная поддержка сетевых протоколов (только TCP/IP в версии ОСРВ-6012М).
• Сложность отладки из-за отсутствия стандартных средств (GDB, отладчики).
• Устаревшая архитектура, несовместимая с современными 64-разрядными процессорами.

Интересные факты

• ОСРВ-6012 стала первой советской операционной системой реального времени, получившей сертификат соответствия стандартам Министерства обороны СССР.
• В 1996 году система использовалась в эксперименте «Космический робот» на станции «Мир» для управления манипулятором «Робонавт».
• Исходный код ОСРВ-6012 написан на ассемблере и языке Си, общий объём — около 500 000 строк.
• В 2018 году система была портирована на процессор «Эльбрус-4С» (разработка АО «МЦСТ»).

Источники

1. Техническое описание ОСРВ-6012. НИИВК, 1983.
2. Глушков В. М. «Операционные системы реального времени для бортовых ЭВМ». М.: Наука, 1985.
3. Отчёт о сертификации ОСРВ-6012. Министерство обороны СССР, 1983.
4. «ОСРВ-6012М: модернизация для космических применений». Журнал «Космическая техника и технологии», № 4, 2005.
5. Документация по системе управления движением российского сегмента МКС. РКК «Энергия», 2007.