Operační systém reálného času (RTOS): Komponenty, typy, příklady

Co je to v reálném čase Operating System (RTOS)?

Operační systém v reálném čase (RTOS) je operační systém určený k obsluze aplikací v reálném čase, které zpracovávají data tak, jak přicházejí, většinou bez zpoždění vyrovnávací paměti. Plná forma RTOS je operační systém v reálném čase.

V RTOS se požadavky na čas zpracování počítají v desetinách sekundových přírůstcích času. Je to časově ohraničený systém, který lze definovat jako pevná časová omezení. V tomto typu systému musí být zpracování provedeno v rámci specifikovaných omezení. Jinak systém selže.

Proč používat RTOS?

Zde jsou důležité důvody pro používání RTOS:

• Nabízí plánování založené na prioritách, které umožňuje oddělit analytické zpracování od nekritického zpracování.
• Operační systém v reálném čase poskytuje funkce API, které umožňují čistší a menší aplikační kód.
• Abstrakce časových závislostí a návrh založený na úkolech vede k menšímu počtu vzájemných závislostí mezi moduly.
• RTOS nabízí modulární vývoj založený na úkolech, který umožňuje modulární testování založené na úkolech.
• Úkolové API podporuje modulární vývoj jako úkol, bude mít obvykle jasně definovanou roli. Umožňuje designérům/týmům pracovat nezávisle na svých částech projektu.
• RTOS je řízen událostmi bez plýtvání časem na zpracování události, která nenastane

Komponenty RTOS

Zde jsou důležitou součástí RTOS

Plánovač: Tato komponenta RTOS říká, že v jakém pořadí mohou být úkoly prováděny, což je obecně založeno na prioritě.

Symetrické vícenásobné zpracování (SMP): Jedná se o množství různých úloh, které může RTOS zvládnout, takže lze provádět paralelní zpracování.

Knihovna funkcí: Je to důležitý prvek RTOS, který funguje jako rozhraní, které vám pomáhá propojit jádro a kód aplikace. Tato aplikace vám umožňuje odesílat požadavky do jádra pomocí knihovny funkcí, takže aplikace může poskytovat požadované výsledky.

Správa paměti: tento prvek je v systému potřebný k přidělení paměti každému programu, což je nejdůležitější prvek RTOS.

Rychlá latence odeslání: Je to interval mezi ukončením úlohy, který může operační systém identifikovat, a skutečným časem, který zabere vlákno, které je ve frontě připravenosti, které zahájilo zpracování.

Uživatelsky definované datové objekty a třídy: Systém RTOS využívá programovací jazyky jako C nebo C++, které by měly být organizovány podle jejich provozu.

Typy RTOS

Existují tři typy systémů RTOS:

Těžký reálný čas

V Hard RTOS je termín zpracován velmi přísně, což znamená, že daná úloha se musí začít vykonávat v určený naplánovaný čas a musí být dokončena v přiděleném čase.

Příklad: Systém lékařské kritické péče, systémy letadel atd.

Firma v reálném čase

Tyto typy RTOS musí také dodržovat termíny. Nedodržení termínu však nemusí mít velký dopad, ale může způsobit nežádoucí účinky, jako je obrovské snížení kvality produktu.

Příklad: Různé typy multimediálních aplikací.

Měkký v reálném čase

Měkké RTOS v reálném čase, akceptuje určitá zpoždění Operating systému. V tomto typu RTOS je pro konkrétní úlohu přiřazena lhůta, ale zpoždění na malé množství času je přijatelné. Termíny jsou tedy tímto typem RTOS zpracovány měkce.

Příklad: Online transakční systém a systém cenových nabídek hospodářských zvířat.

Termíny používané v RTOS

Zde jsou základní pojmy používané v RTOS:

• úkol – Sada souvisejících úloh, které jsou společně schopny poskytovat některé funkce systému.
• Práce - Úloha je malá část práce, kterou lze přiřadit procesoru a která může nebo nemusí vyžadovat zdroje.
• Čas uvolnění zakázky – Je to čas úkolu, kdy je úkol připraven k provedení.
• Doba realizace zakázky: Úloha potřebuje čas, než dokončí její provedení.
• Termín zakázky: Je to čas, kdy by měla být úloha dokončena.
• Procesory: Jsou také známé jako aktivní zdroje. Jsou důležité pro výkon práce.
• Maximum To je přípustná doba odezvy úlohy se nazývá její relativní termín.
• Doba odezvy úkolu: Je to doba od doby uvolnění úlohy, kdy okamžik skončí.
• Absolutní termín: Toto je relativní termín, který zahrnuje i jeho čas vydání.

Vlastnosti RTOS

Zde jsou důležité funkce RTOS:

• Zabírat mnohem méně paměti
• Spotřebujte méně zdrojů
• Doba odezvy je vysoce předvídatelná
• Nepředvídatelné prostředí
• Jádro uloží stav přerušené úlohy a poté určí, kterou úlohu má spustit jako další.
• Kernel obnoví stav úlohy a předá řízení CPU pro tuto úlohu.

Faktory pro výběr RTOS

Zde jsou základní faktory, které musíte zvážit při výběru RTOS:

• Výkon: Výkon je nejdůležitějším faktorem, který je třeba vzít v úvahu při výběru RTOS.
• middleware: pokud v operačním systému Real time chybí podpora middlewaru, pak nastává problém časově náročné integrace procesů.
• Bez chyb: Systémy RTOS jsou bez chyb. Proto není šance, že se při provádění úkolu objeví chyba.
• Použití vestavěného systému: Programy RTOS mají malou velikost. Proto široce používáme RTOS pro vestavěné systémy.
• Maximální spotřeba: maximální spotřebu můžeme dosáhnout pomocí RTOS.
• Přesouvání úkolů: Shiftčas úkolů je velmi kratší.
• jedinečné vlastnosti: Dobrý RTS by měl být schopen a má některé další funkce, jako je způsob, jakým funguje při provádění příkazu, účinná ochrana paměti systému atd.
• výkon 24/7: RTOS je ideální pro ty aplikace, které vyžadují provoz 24/7.

Rozdíl mezi GPOS a RTOS

Zde jsou důležité rozdíly mezi GPOS a RTOS:

Aplikace reálného času Operasystém

Systémy reálného času se používají v:

• Rezervační systém leteckých společností.
• Systém řízení letového provozu.
• Systémy, které poskytují okamžitou aktualizaci.
• Používá se v jakémkoli systému, který poskytuje aktuální a přesné informace o cenách akcií.
• Obranné aplikační systémy jako RADAR.
• Síťové multimediální systémy
• Příkazové řídicí systémy
• Internetová telefonie
• Protiblokovací brzdové systémy
• Srdce kardiostimulátor

Nevýhody RTOS

Zde jsou nevýhody/nevýhody používání systému RTOS:

• Systém RTOS dokáže spouštět minimum úloh společně a soustředí se pouze na ty aplikace, které obsahují chybu, aby se jim vyhnul.
• RTOS je systém, který se soustředí na několik úkolů. Proto je pro tyto systémy opravdu těžké dělat multitasking.
• Pro RTOS jsou vyžadovány specifické ovladače, aby mohl nabídnout rychlou dobu odezvy na přerušení signálů, což pomáhá udržovat jeho rychlost.
• RTOS využívá spoustu zdrojů, což tento systém prodražuje.
• Úlohy, které mají nízkou prioritu, musí čekat dlouhou dobu, protože RTOS udržuje přesnost programu, které jsou ve fázi provádění.
• Minimální přepínání úloh se provádí v operačních systémech Real time.
• Používá složité algoritmy, které je obtížné pochopit.
• RTOS využívá mnoho zdrojů, které někdy nejsou vhodné pro systém.

Shrnutí

• RTOS je operační systém určený k obsluze aplikací v reálném čase, které zpracovávají data tak, jak přicházejí, většinou bez zpoždění vyrovnávací paměti.
• Nabízí plánování založené na prioritách, které umožňuje oddělit analytické zpracování od nekritického zpracování.
• Důležité součásti systému RTOS jsou: 1) Plánovač, 2) Symetrické multiprocesování, 3) Knihovna funkcí, 4) Správa paměti, 5) Rychlá latence odeslání a 6) Uživatelsky definované datové objekty a třídy
• Tři typy RTOS jsou 1) Těžký čas 2) Měkký čas a 3) Pevný čas
• Systém RTOS zabírá mnohem méně paměti a spotřebovává méně zdrojů
• Výkon je nejdůležitějším faktorem, který je třeba vzít v úvahu při výběru RTOS.
• Obecný účel Operating System (GPOS) se používá pro stolní počítače a notebooky v reálném čase Operating System (RTOS) aplikovaný pouze na vestavěnou aplikaci.
• Systémy v reálném čase se používají v rezervačním systému leteckých společností, systému řízení letového provozu atd.
• Největší nevýhodou RTOS je, že se systém soustředí pouze na několik úkolů.

je soubor korelovaných informací, které jsou zaznamenány na sekundární nebo energeticky nezávislé úložiště, jako jsou magnetické disky, optické disky a pásky. Je to metoda sběru dat, která se používá jako médium pro poskytování vstupu a přijímání výstupu z tohoto programu.

Obecně je soubor posloupnost bitů, bajtů nebo záznamů, jejichž význam je definován tvůrcem souboru a uživatelem. Každý soubor má logické umístění, kde je umístěn pro ukládání a načítání.