रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम (RTOS): घटक, प्रकार, उदाहरण

रियल-टाइम क्या है? Operaटिंग सिस्टम (आरटीओएस)?

A वास्तविक समय ऑपरेटिंग सिस्टम (आरटीओएस) है एक ऑपरेटिंग सिस्टम इसका उद्देश्य उन रीयल-टाइम अनुप्रयोगों की सेवा करना है जो डेटा को आते ही संसाधित करते हैं, और वह भी बिना किसी बफर विलंब के। RTOS का पूरा नाम रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम है।

एक आरटीओ (RTOS) में, प्रोसेसिंग समय की आवश्यकताएँ सेकंड के दसवें हिस्से के अंतराल में गणना की जाती हैं। यह एक समयबद्ध प्रणाली है जिसमें निश्चित समय सीमाएँ होती हैं। इस प्रकार की प्रणाली में, प्रोसेसिंग निर्दिष्ट सीमाओं के भीतर ही पूरी होनी चाहिए। अन्यथा, प्रणाली विफल हो जाएगी।

आर.टी.ओ.एस. का उपयोग क्यों करें?

आरटीओएस का उपयोग करने के कुछ महत्वपूर्ण कारण यहां दिए गए हैं:

• यह प्राथमिकता-आधारित शेड्यूलिंग प्रदान करता है, जो आपको विश्लेषणात्मक प्रसंस्करण को गैर-महत्वपूर्ण प्रसंस्करण से अलग करने की अनुमति देता है।
• रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम ऐसे एपीआई फ़ंक्शन प्रदान करता है जो एप्लिकेशन कोड को स्वच्छ और छोटा बनाने में मदद करते हैं।
• Abstracसमय संबंधी निर्भरताओं को कम करने और कार्य-आधारित डिजाइन के परिणामस्वरूप मॉड्यूल के बीच अंतरनिर्भरताएं कम हो जाती हैं।
• एक आरटीओएस मॉड्यूलर टास्क-आधारित विकास प्रदान करता है, जो मॉड्यूलर टास्क-आधारित परीक्षण की अनुमति देता है।
• टास्क-आधारित एपीआई मॉड्यूलर विकास को प्रोत्साहित करता है, क्योंकि प्रत्येक टास्क की भूमिका स्पष्ट रूप से परिभाषित होती है। यह डिजाइनरों और टीमों को प्रोजेक्ट के अपने-अपने हिस्सों पर स्वतंत्र रूप से काम करने की सुविधा देता है।
• एक आरटीओएस इवेंट-ड्रिवन होता है, जो उन घटनाओं पर प्रोसेसिंग समय बर्बाद नहीं करता जो घटित नहीं होती हैं।

आरटीओएस के घटक

वास्तविक समय के घटक Operaटिंग सिस्टम

यहां एक आरटीओएस के महत्वपूर्ण घटक दिए गए हैं:

शेड्यूलर: आरटीओएस का यह घटक कार्यों के निष्पादन के क्रम को निर्धारित करता है, जो आमतौर पर उनकी प्राथमिकता पर आधारित होता है।

सममित बहुप्रसंस्करण (एसएमपी): यह कई अलग-अलग कार्यों का समूह है जिन्हें आरटीओएस द्वारा संभाला जा सकता है ताकि समानांतर प्रसंस्करण किया जा सके।

फ़ंक्शन लाइब्रेरी: यह आरटीओएस का एक महत्वपूर्ण तत्व है जो कर्नेल और एप्लिकेशन कोड को जोड़ने वाले इंटरफ़ेस के रूप में कार्य करता है। एप्लिकेशन वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए फंक्शन लाइब्रेरी का उपयोग करके कर्नेल को अपने अनुरोध भेजता है।

स्मृति प्रबंधन: सिस्टम में प्रत्येक प्रोग्राम को मेमोरी आवंटित करने के लिए इस तत्व की आवश्यकता होती है, और यह आरटीओएस का सबसे महत्वपूर्ण तत्व है।

तेज़ प्रेषण विलंबता: यह उस समय अंतराल को दर्शाता है जब ऑपरेटिंग सिस्टम द्वारा पहचाना जा सकने वाला कार्य समाप्त हो जाता है और रेडी क्यू में मौजूद थ्रेड द्वारा प्रोसेसिंग शुरू करने में वास्तव में कितना समय लगता है।

उपयोगकर्ता-परिभाषित डेटा ऑब्जेक्ट और क्लास: एक आरटीओएस सी या जैसी प्रोग्रामिंग भाषाओं का उपयोग करता है। C++, जिन्हें उनके संचालन के अनुसार व्यवस्थित किया जाना चाहिए।

आरटीओएस के प्रकार

आरटीओएस तीन प्रकार के होते हैं:

कठिन वास्तविक समय

हार्ड आरटीओएस में, समय सीमा को बहुत सख्ती से संभाला जाता है, जिसका अर्थ है कि किसी दिए गए कार्य को निर्दिष्ट निर्धारित समय पर निष्पादन शुरू करना होगा और निर्धारित समय अवधि के भीतर पूरा करना होगा।

उदाहरण: चिकित्सा गहन देखभाल प्रणाली, विमान प्रणाली, आदि।

फर्म रीयल टाइम

इस प्रकार के आरटीओएस को भी समय सीमा का पालन करना आवश्यक है। हालांकि, समय सीमा चूकने से भले ही बड़ा प्रभाव न पड़े, लेकिन इससे अवांछित परिणाम हो सकते हैं, जैसे कि उत्पाद की गुणवत्ता में भारी गिरावट।

उदाहरण: विभिन्न प्रकार के मल्टीमीडिया अनुप्रयोग।

सॉफ्ट रियल टाइम

सॉफ्ट रियल-टाइम आरटीओएस ऑपरेटिंग सिस्टम से कुछ विलंब स्वीकार करता है। इस प्रकार के आरटीओएस में, किसी विशिष्ट कार्य के लिए एक समय सीमा निर्धारित होती है, लेकिन थोड़े समय का विलंब स्वीकार्य होता है। इसलिए, इस प्रकार के आरटीओएस द्वारा समय सीमाओं को लचीले ढंग से संभाला जाता है।

उदाहरण: ऑनलाइन लेनदेन प्रणाली और पशुधन मूल्य उद्धरण प्रणाली।

आर.टी.ओ.एस. में प्रयुक्त शब्द

यहां आरटीओएस में प्रयुक्त होने वाले आवश्यक शब्द दिए गए हैं:

• कार्य: संबंधित कार्यों का एक समूह जो मिलकर सिस्टम की कुछ कार्यक्षमता प्रदान करता है।
• नौकरी: जॉब एक ​​छोटा सा कार्य है जो प्रोसेसर को सौंपा जा सकता है, और जिसके लिए संसाधनों की आवश्यकता हो भी सकती है और नहीं भी।
• किसी कार्य की रिलीज़ का समय: यह वह समय है जब कोई कार्य निष्पादन के लिए तैयार हो जाता है।
• किसी कार्य का निष्पादन समय: यह किसी कार्य को पूरा करने में लगने वाला समय है।
• नौकरी की समय सीमा: यह वह समय है जिसके भीतर किसी कार्य का निष्पादन पूरा हो जाना चाहिए।
• प्रोसेसर: इन्हें सक्रिय संसाधन भी कहा जाता है। वे किसी कार्य के निष्पादन के लिए महत्वपूर्ण होते हैं।
• सापेक्ष समय सीमा: किसी कार्य के लिए अधिकतम स्वीकार्य प्रतिक्रिया समय को उसकी सापेक्ष समय सीमा कहा जाता है।
• किसी कार्य का प्रतिक्रिया समय: यह किसी कार्य के जारी होने के समय से लेकर उसके समाप्त होने तक की अवधि है।
• पूर्ण समय सीमा: यह सापेक्ष समय सीमा है, जिसमें रिलीज का समय भी शामिल है।

आरटीओएस की विशेषताएं

आरटीओएस की महत्वपूर्ण विशेषताएं इस प्रकार हैं:

• बहुत कम मेमोरी का उपयोग करता है
• कम संसाधनों का उपयोग करता है
• प्रतिक्रिया समय अत्यधिक पूर्वानुमान योग्य है
• अप्रत्याशित वातावरण में भी विश्वसनीय रूप से कार्य करता है
• कर्नेल बाधित कार्य की स्थिति को सहेजता है और फिर यह निर्धारित करता है कि उसे आगे कौन सा कार्य चलाना चाहिए।
• कर्नेल कार्य की स्थिति को पुनर्स्थापित करता है और सीपीयू का नियंत्रण उस कार्य को सौंप देता है।

आर.टी.ओ.एस. का चयन करने के लिए कारक

आरटीओएस का चयन करते समय आपको निम्नलिखित आवश्यक कारकों पर विचार करना चाहिए:

• प्रदर्शन: आरटीओएस का चयन करते समय प्रदर्शन सबसे महत्वपूर्ण कारक है जिस पर विचार किया जाना चाहिए।
• मध्यस्थ: यदि किसी रीयल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम में मिडलवेयर सपोर्ट नहीं है, तो प्रक्रियाओं के एकीकरण में लगने वाला समय एक समस्या के रूप में सामने आता है।
• गलती मुक्त: आरटीओएस सिस्टम को त्रुटि-मुक्त होने के लिए डिज़ाइन किया गया है, इसलिए किसी कार्य को करते समय त्रुटि होने की संभावना न्यूनतम होती है।
• एम्बेडेड सिस्टम का उपयोग: आरटीओएस के प्रोग्राम आकार में छोटे होते हैं, इसलिए आरटीओएस का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अंत: स्थापित प्रणाली.
• अधिकतम उपयोग: एक आरटीओएस आपको सिस्टम संसाधनों का अधिकतम उपयोग करने में मदद करता है।
• कार्य स्थानांतरण: कार्यों को स्थानांतरित करने का समय बहुत कम है।
• अद्वितीय विशेषताएं: एक अच्छे आरटीओएस में क्षमता होनी चाहिए और उसे अतिरिक्त सुविधाएँ प्रदान करनी चाहिए, जैसे कि वह किसी कमांड को कैसे निष्पादित करता है और सिस्टम की मेमोरी को कितनी कुशलता से सुरक्षित रखता है।
• 24/7 प्रदर्शन: आरटीओएस उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है जिन्हें 24/7 चलने की आवश्यकता होती है।

GPOS और RTOS के बीच अंतर

वास्तविक समय के अनुप्रयोग Operaटिंग सिस्टम

वास्तविक समय प्रणालियों का उपयोग निम्नलिखित में किया जाता है:

• एयरलाइन आरक्षण प्रणाली।
• हवाई यातायात नियंत्रण प्रणाली।
• सिस्टम जो तत्काल अद्यतनीकरण प्रदान करते हैं।
• कोई भी प्रणाली जो शेयर की कीमतों पर नवीनतम और सटीक जानकारी प्रदान करती है।
• राडार जैसी रक्षा अनुप्रयोग प्रणालियाँ।
• नेटवर्कयुक्त मल्टीमीडिया सिस्टम।
• कमांड नियंत्रण प्रणाली।
• इंटरनेट टेलीफोनी।
• एंटी-लॉक ब्रेक सिस्टम।
• हृदय पेसमेकर।

आर.टी.ओ.एस. के नुकसान

आरटीओएस का उपयोग करने के नुकसान इस प्रकार हैं:

• एक आरटीओएस एक साथ न्यूनतम संख्या में कार्यों को चलाता है और केवल उन्हीं अनुप्रयोगों पर ध्यान केंद्रित करता है जिनमें त्रुटि होती है, ताकि उनसे बचा जा सके।
• एक आरटीओएस कुछ ही कार्यों पर ध्यान केंद्रित करता है। इसलिए, इन प्रणालियों के लिए मल्टीटास्किंग करना वास्तव में कठिन होता है।
• आरटीओएस के लिए विशिष्ट ड्राइवरों की आवश्यकता होती है ताकि यह इंटरप्ट सिग्नलों के लिए त्वरित प्रतिक्रिया समय प्रदान कर सके, जो इसकी गति को बनाए रखने में मदद करता है।
• एक आरटीओएस द्वारा बहुत सारे संसाधनों का उपयोग किया जाता है, जिससे यह सिस्टम महंगा हो जाता है।
• कम प्राथमिकता वाले कार्यों को लंबे समय तक प्रतीक्षा करनी पड़ सकती है, क्योंकि आरटीओएस निष्पादन के तहत प्रोग्रामों की सटीकता को प्राथमिकता देता है।
• रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम में कार्यों की अदला-बदली न्यूनतम होती है।
• इसमें जटिल एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है, जिन्हें समझना मुश्किल है।
• एक आरटीओएस बहुत सारे संसाधनों का उपयोग करता है, जो कभी-कभी सिस्टम के लिए उपयुक्त नहीं होता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न