Système d'exploitation en temps réel (RTOS) : composants, types, exemples

Qu'est-ce qu'un temps réel Operasystème de synchronisation (RTOS) ?

Système d'exploitation en temps réel (RTOS) est un système d'exploitation destiné à servir des applications en temps réel qui traitent les données au fur et à mesure qu'elles arrivent, principalement sans délai de mise en mémoire tampon. La forme complète de RTOS est un système d'exploitation en temps réel.

Dans un RTOS, le temps de traitement requis est calculé par incréments de dixièmes de seconde. Il s'agit d'un système limité dans le temps qui peut être défini comme des contraintes de temps fixes. Dans ce type de système, le traitement doit être effectué dans les limites spécifiées. Sinon, le système échouera.

Pourquoi utiliser un RTOS ?

Voici les raisons importantes d’utiliser RTOS :

Il propose une planification basée sur les priorités, qui vous permet de séparer le traitement analytique du traitement non critique.
Le système d'exploitation en temps réel fournit des fonctions API qui permettent un code d'application plus propre et plus petit.
L'abstraction des dépendances temporelles et la conception basée sur les tâches entraînent moins d'interdépendances entre les modules.
RTOS propose un développement modulaire basé sur des tâches, qui permet des tests modulaires basés sur des tâches.
L'API basée sur les tâches encourage le développement modulaire en tant que tâche et aura généralement un rôle clairement défini. Il permet aux concepteurs/équipes de travailler de manière indépendante sur leurs parties du projet.
Un RTOS est piloté par les événements sans perte de temps sur le temps de traitement de l'événement qui ne se produit pas.

Composants du RTOS

Voici les composants importants du RTOS

Le planificateur: Ce composant de RTOS indique dans quel ordre les tâches peuvent être exécutées, ce qui est généralement basé sur la priorité.

Multitraitement symétrique (SMP): Il s'agit d'un certain nombre de tâches différentes qui peuvent être gérées par le RTOS afin qu'un traitement parallèle puisse être effectué.

Bibliothèque de fonctions: C'est un élément important du RTOS qui agit comme une interface qui vous aide à connecter le code du noyau et de l'application. Cette application permet d'envoyer les requêtes au Kernel à l'aide d'une bibliothèque de fonctions afin que l'application puisse donner les résultats souhaités.

Gestion de la mémoire: cet élément est nécessaire dans le système pour allouer de la mémoire à chaque programme, ce qui est l'élément le plus important du RTOS.

Latence d'envoi rapide: Il s'agit d'un intervalle entre la fin de la tâche qui peut être identifié par le système d'exploitation et le temps réel pris par le thread, qui se trouve dans la file d'attente prête, qui a commencé le traitement.

Objets de données et classes définis par l'utilisateur: Le système RTOS utilise des langages de programmation comme C ou C++, qui devraient être organisés en fonction de leur fonctionnement.

Types d'horloge temps réel

Trois types de systèmes RTOS sont :

Temps réel dur

Dans Hard RTOS, le délai est géré de manière très stricte, ce qui signifie qu'une tâche donnée doit commencer à s'exécuter à l'heure planifiée spécifiée et doit être terminée dans le délai imparti.

Exemple : système de soins intensifs médicaux, systèmes d'aéronefs, etc.

Ferme en temps réel

Ces types de RTOS doivent également respecter les délais. Cependant, le non-respect d'un délai peut ne pas avoir un impact important, mais peut entraîner des effets indésirables, comme une réduction considérable de la qualité d'un produit.

Exemple : Différents types d'applications multimédia.

Temps réel doux

Soft RTOS en temps réel, accepte certains retards dus au Operasystème de réglage. Dans ce type de RTOS, un délai est fixé pour une tâche spécifique, mais un retard d'une courte durée est acceptable. Ainsi, les délais sont gérés en douceur par ce type de RTOS.

Exemple : système de transaction en ligne et système de cotation des prix du bétail.

Termes utilisés dans les RTOS

Voici les termes essentiels utilisés dans RTOS :

Tâche - Ensemble de tâches connexes qui sont conjointement capables de fournir certaines fonctionnalités du système.
Travail - Une tâche est une petite tâche qui peut être affectée à un processeur et qui peut ou non nécessiter des ressources.
Temps de libération d'un travail - C'est un moment d'un travail auquel le travail devient prêt pour l'exécution.
Temps d'exécution d'un job : C'est le temps pris par le travail pour terminer son exécution.
Date limite d'un travail : Il est temps qu'un travail doive terminer son exécution.
Processeurs: Elles sont également appelées ressources actives. Ils sont importants pour l'exécution d'un travail.
Maximum C'est le le temps de réponse autorisé d'un travail est appelé son échéance relative.
Temps de réponse d'un travail : Il s'agit d'une durée entre l'heure de publication d'un travail et la fin de l'instant.
Délai absolu : Il s'agit de la date limite relative, qui comprend également son heure de sortie.

Caractéristiques du RTOS

Voici les fonctionnalités importantes de RTOS :

Occupe très moins de mémoire
Consommer moins de ressources
Les temps de réponse sont hautement prévisibles
Environnement imprévisible
Le noyau enregistre l'état de la tâche interrompue et détermine ensuite quelle tâche il doit exécuter ensuite.
Le noyau restaure l'état de la tâche et passe le contrôle du processeur pour cette tâche.

Facteurs de sélection d’un RTOS

Voici les facteurs essentiels que vous devez prendre en compte pour sélectionner le RTOS :

Arts de la scène: Les performances sont le facteur le plus important à prendre en compte lors de la sélection d’un RTOS.
Middleware: s'il n'y a pas de prise en charge du middleware dans le système d'exploitation en temps réel, le problème de l'intégration des processus qui prend du temps se produit.
Sans erreur: Les systèmes RTOS sont sans erreur. Par conséquent, il n'y a aucune chance d'obtenir une erreur lors de l'exécution de la tâche.
Utilisation du système embarqué: Les programmes de RTOS sont de petite taille. Nous utilisons donc largement le RTOS pour les systèmes embarqués.
Consommation maximale: nous pouvons atteindre une consommation maximale avec l'aide du RTOS.
Transfert de tâches: Shiftle temps de travail des tâches est très réduit.
Caractéristiques uniques: Un bon RTS devrait être capable, et il a quelques fonctionnalités supplémentaires comme la façon dont il fonctionne pour exécuter une commande, une protection efficace de la mémoire du système, etc.
Performances 24h/7 et j/: RTOS est idéal pour les applications qui doivent fonctionner 24h/7 et j/.

Différence entre GPOS et RTOS

Voici les différences importantes entre GPOS et RTOS :

Usage général OperaSystème de synchronisation (GPOS)	Données OperaSystème de réglage (RTOS)
Il est utilisé pour les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables.	Il n'est appliqué qu'à l'application embarquée.
Ordonnancement basé sur les processus.	Ordonnancement basé sur le temps utilisé comme l'ordonnancement à tour de rôle.
La latence d'interruption n'est pas considérée comme aussi importante que dans RTOS.	Le décalage d'interruption est minime, mesuré en quelques microsecondes.
Aucun mécanisme d'inversion de priorité n'est présent dans le système.	Le mécanisme d’inversion de priorité est actuel. Il ne peut donc pas être modifié par le système.
Le fonctionnement du noyau peut ou non être préempté.	Le fonctionnement du noyau peut être préempté.
L'inversion des priorités reste inaperçue	Aucune garantie de prévisibilité

Applications du temps réel Operating système

Les systèmes en temps réel sont utilisés dans :

Système de réservation des compagnies aériennes.
Système de contrôle du trafic aérien.
Des systèmes qui fournissent une mise à jour immédiate.
Utilisé dans tout système qui fournit des informations à jour et minute sur les cours des actions.
Systèmes d'application de défense comme RADAR.
Systèmes multimédia en réseau
Systèmes de contrôle de commande
Téléphonie Internet
Systèmes de freinage antiblocage
Stimulateur cardiaque

Inconvénients du RTOS

Voici les inconvénients/inconvénients de l’utilisation du système RTOS :

Le système RTOS peut exécuter un minimum de tâches ensemble et se concentre uniquement sur les applications qui contiennent une erreur afin de pouvoir les éviter.
RTOS est le système qui se concentre sur quelques tâches. Il est donc très difficile pour ces systèmes d’effectuer plusieurs tâches à la fois.
Des pilotes spécifiques sont requis pour le RTOS afin qu'il puisse offrir un temps de réponse rapide aux signaux d'interruption, ce qui permet de maintenir sa vitesse.
De nombreuses ressources sont utilisées par RTOS, ce qui rend ce système coûteux.
Les tâches qui ont une faible priorité doivent attendre longtemps car le RTOS maintient la précision du programme en cours d'exécution.
La commutation minimale des tâches est effectuée dans les systèmes d'exploitation en temps réel.
Il utilise des algorithmes complexes difficiles à comprendre.
RTOS utilise beaucoup de ressources, qui parfois ne conviennent pas au système.

Résumé

RTOS est un système d'exploitation destiné à servir des applications en temps réel qui traitent les données au fur et à mesure de leur arrivée, principalement sans délai de mise en mémoire tampon.
Il propose une planification basée sur les priorités, qui vous permet de séparer le traitement analytique du traitement non critique.
Les composants importants du système RTOS sont : 1) Le planificateur, 2) Le multitraitement symétrique, 3) La bibliothèque de fonctions, 4) La gestion de la mémoire, 5) Latence de répartition rapide et 6) Les objets et classes de données définis par l'utilisateur.
Trois types de RTOS sont 1) Temps dur 2) Temps doux et 3) Temps ferme
Le système RTOS occupe très moins de mémoire et consomme moins de ressources
Les performances sont le facteur le plus important à prendre en compte lors de la sélection d’un RTOS.
Usage général OperaLe système de synchronisation (GPOS) est utilisé pour les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables en temps réel Operating System (RTOS) appliqué uniquement à l’application embarquée.
Les systèmes en temps réel sont utilisés dans le système de réservation des compagnies aériennes, le système de contrôle du trafic aérien, etc.
Le plus gros inconvénient de RTOS est que le système se concentre uniquement sur quelques tâches.

est une collection d'informations corrélées qui sont enregistrées sur un stockage secondaire ou non volatile comme des disques magnétiques, des disques optiques et des bandes. Il s'agit d'une méthode de collecte de données utilisée comme support pour fournir des informations et recevoir des résultats de ce programme.

En général, un fichier est une séquence de bits, d'octets ou d'enregistrements dont la signification est définie par le créateur et l'utilisateur du fichier. Chaque fichier a un emplacement logique où il se trouve pour le stockage et la récupération.