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

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

वास्तविक समय ऑपरेटिंग सिस्टम (RTOS) यह एक ऑपरेटिंग सिस्टम है जिसका उद्देश्य वास्तविक समय में अनुप्रयोग की सेवा करना है जो डेटा को आते ही प्रोसेस करता है, ज़्यादातर बफर देरी के बिना। RTOS का पूरा नाम रियल टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम है।

RTOS में, प्रोसेसिंग समय की आवश्यकता की गणना समय के दसवें सेकंड की वृद्धि में की जाती है। यह समयबद्ध प्रणाली है जिसे निश्चित समय की बाधाओं के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। इस प्रकार की प्रणाली में, प्रोसेसिंग निर्दिष्ट बाधाओं के भीतर की जानी चाहिए। अन्यथा, सिस्टम विफल हो जाएगा।

आर.टी.ओ.एस. का उपयोग क्यों करें?

RTOS का उपयोग करने के 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 ओएस एपीआई फ़ंक्शन प्रदान करता है जो स्वच्छ और छोटे अनुप्रयोग कोड की अनुमति देता है।
समय निर्भरता और कार्य-आधारित डिजाइन के परिणामस्वरूप मॉड्यूलों के बीच अंतर-निर्भरता कम हो जाती है।
आरटीओएस मॉड्यूलर कार्य-आधारित विकास प्रदान करता है, जो मॉड्यूलर कार्य-आधारित परीक्षण की अनुमति देता है।
कार्य-आधारित API मॉड्यूलर विकास को प्रोत्साहित करता है, क्योंकि कार्य में आमतौर पर एक स्पष्ट रूप से परिभाषित भूमिका होगी। यह डिज़ाइनरों/टीमों को परियोजना के अपने हिस्से पर स्वतंत्र रूप से काम करने की अनुमति देता है।
आरटीओएस घटना-चालित होता है, जिसमें उस घटना के प्रसंस्करण समय की बर्बादी नहीं होती जो घटित नहीं हुई है।

आरटीओएस के घटक

यहां, RTOS के महत्वपूर्ण घटक हैं

अनुसूचक: आरटीओएस का यह घटक बताता है कि किस क्रम में कार्यों को निष्पादित किया जा सकता है जो आमतौर पर प्राथमिकता पर आधारित होता है।

सममित मल्टीप्रोसेसिंग (एसएमपी)यह कई अलग-अलग कार्यों की एक श्रृंखला है जिसे RTOS द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है ताकि समानांतर प्रसंस्करण किया जा सके।

समारोह लाइब्रेरी: यह RTOS का एक महत्वपूर्ण तत्व है जो एक इंटरफ़ेस के रूप में कार्य करता है जो आपको कर्नेल और एप्लिकेशन कोड को जोड़ने में मदद करता है। यह एप्लिकेशन आपको फ़ंक्शन लाइब्रेरी का उपयोग करके कर्नेल को अनुरोध भेजने की अनुमति देता है ताकि एप्लिकेशन वांछित परिणाम दे सके।

मेमोरी प्रबंधनयह तत्व सिस्टम में प्रत्येक प्रोग्राम को मेमोरी आवंटित करने के लिए आवश्यक है, जो RTOS का सबसे महत्वपूर्ण तत्व है।

तेज़ प्रेषण विलंबतायह कार्य की समाप्ति के बीच का अंतराल है जिसे ओएस द्वारा पहचाना जा सकता है और थ्रेड द्वारा लिया गया वास्तविक समय, जो तैयार कतार में है, जिसने प्रसंस्करण शुरू कर दिया है।

उपयोगकर्ता-परिभाषित डेटा ऑब्जेक्ट और वर्ग: RTOS प्रणाली C या जैसी प्रोग्रामिंग भाषाओं का उपयोग करती है C++, जिन्हें उनके संचालन के अनुसार व्यवस्थित किया जाना चाहिए।

आरटीओएस के प्रकार

आरटीओएस सिस्टम तीन प्रकार के होते हैं:

कठिन वास्तविक समय

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

उदाहरण: मेडिकल क्रिटिकल केयर सिस्टम, विमान प्रणाली, आदि।

फर्म वास्तविक समय

इस प्रकार के आर.टी.ओ. को भी समय-सीमा का पालन करना होता है। हालांकि, समय-सीमा चूकने से बड़ा प्रभाव नहीं पड़ता है, लेकिन अवांछित प्रभाव पड़ सकता है, जैसे उत्पाद की गुणवत्ता में भारी कमी।

उदाहरण: विभिन्न प्रकार के मल्टीमीडिया अनुप्रयोग।

सॉफ्ट रियल टाइम

सॉफ्ट रियल टाइम आरटीओएस, कुछ देरी को स्वीकार करता है Operaइस प्रकार के RTOS में, किसी विशिष्ट कार्य के लिए एक समय सीमा निर्धारित की जाती है, लेकिन थोड़े समय के लिए देरी स्वीकार्य है। इसलिए, इस प्रकार के RTOS द्वारा समय सीमा को नरमी से संभाला जाता है।

उदाहरण: ऑनलाइन लेनदेन प्रणाली और पशुधन मूल्य उद्धरण प्रणाली।

आर.टी.ओ.एस. में प्रयुक्त शब्द

RTOS में प्रयुक्त आवश्यक शब्द इस प्रकार हैं:

काम - संबंधित कार्यों का एक समूह जो संयुक्त रूप से कुछ सिस्टम कार्यक्षमता प्रदान करने में सक्षम हैं।
काम - 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।
नौकरी जारी होने का समय – यह कार्य का वह समय है जब कार्य निष्पादन के लिए तैयार हो जाता है।
किसी कार्य का निष्पादन समय: किसी कार्य को पूरा करने में समय लगता 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।
अधिकतम यह है किसी कार्य के लिए 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 तत्काल समाप्त होने तक की समयावधि है।
पूर्ण समय सीमा: यह सापेक्षिक समय-सीमा है, जिसमें इसकी रिलीज का समय भी शामिल है।

आरटीओएस की विशेषताएं

आरटीओएस की महत्वपूर्ण विशेषताएं इस प्रकार हैं:

बहुत कम मेमोरी घेरता है
कम संसाधनों का उपभोग करें
प्रतिक्रिया समय अत्यधिक पूर्वानुमान योग्य है
अप्रत्याशित वातावरण
कर्नेल बाधित कार्य की स्थिति को सहेजता है और फिर यह निर्धारित करता है कि आगे कौन सा कार्य चलाया जाना चाहिए।
कर्नेल कार्य की स्थिति को पुनर्स्थापित करता है और उस कार्य के लिए सीपीयू को नियंत्रण सौंप देता है।

आर.टी.ओ.एस. का चयन करने के लिए कारक

यहां, कुछ आवश्यक कारक दिए गए हैं जिन पर आपको RTOS का चयन करते समय विचार करना चाहिए:

प्रदर्शनआरटीओएस का चयन करते समय प्रदर्शन सबसे महत्वपूर्ण कारक है जिस पर विचार किया जाना आवश्यक है।
middlewareयदि रियल टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम में मिडलवेयर सपोर्ट नहीं है, तो प्रक्रियाओं के एकीकरण में समय लगने की समस्या उत्पन्न होती है।
गलती मुक्त: RTOS सिस्टम त्रुटि-मुक्त होते हैं। इसलिए, कार्य करते समय त्रुटि होने की कोई संभावना नहीं होती।
एम्बेडेड सिस्टम उपयोग: RTOS के प्रोग्राम छोटे आकार के होते हैं। इसलिए हम एम्बेडेड सिस्टम के लिए RTOS का व्यापक रूप से उपयोग करते हैं।
अधिकतम उपभोगहम RTOS की मदद से अधिकतम खपत प्राप्त कर सकते हैं।
कार्य स्थानांतरण: Shiftकार्यों का समय बहुत कम है।
अद्वितीय विशेषताएंएक अच्छे आरटीएस में क्षमता होनी चाहिए, तथा इसमें कुछ अतिरिक्त विशेषताएं होनी चाहिए, जैसे कि यह कमांड को निष्पादित करने के लिए किस प्रकार कार्य करता है, सिस्टम की मेमोरी की कुशल सुरक्षा आदि।
24/7 प्रदर्शन: आरटीओएस उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है जिन्हें 24/7 चलने की आवश्यकता होती है।

GPOS और RTOS में अंतर

GPOS और RTOS के बीच महत्वपूर्ण अंतर इस प्रकार हैं:

सामान्य उद्देश्य Operaटिंग सिस्टम (GPOS)	वास्तविक समय Operaटिंग सिस्टम (RTOS)
इसका उपयोग डेस्कटॉप पीसी और लैपटॉप के लिए किया जाता है।	यह केवल एम्बेडेड अनुप्रयोग पर ही लागू होता है।
प्रक्रिया-आधारित निर्धारण.	समय-आधारित शेड्यूलिंग का उपयोग राउंड-रॉबिन शेड्यूलिंग की तरह किया जाता है।
आरटीओएस की तरह इंटरप्ट विलंबता को उतना महत्वपूर्ण नहीं माना जाता है।	इंटरप्ट लैग न्यूनतम है, जिसे कुछ माइक्रोसेकंड में मापा जाता है।
प्रणाली में कोई प्राथमिकता व्युत्क्रम तंत्र मौजूद नहीं है।	प्राथमिकता व्युत्क्रम तंत्र वर्तमान है। इसलिए इसे सिस्टम द्वारा संशोधित नहीं किया जा सकता है।
कर्नेल का परिचालन रोका जा सकता है या नहीं भी रोका जा सकता है।	कर्नेल के संचालन को रोका जा सकता है।
प्राथमिकता व्युत्क्रमण पर ध्यान नहीं दिया गया	कोई पूर्वानुमान की गारंटी नहीं

वास्तविक समय के अनुप्रयोग Operaटिंग सिस्टम

वास्तविक समय प्रणालियों का उपयोग निम्नलिखित में किया जाता है:

एयरलाइंस आरक्षण प्रणाली.
हवाई यातायात नियंत्रण प्रणाली.
सिस्टम जो तत्काल अद्यतनीकरण प्रदान करते हैं।
किसी भी सिस्टम में उपयोग किया जाता है जो स्टॉक कीमतों पर नवीनतम और मिनट की जानकारी प्रदान करता है।
राडार जैसी रक्षा अनुप्रयोग प्रणालियाँ।
नेटवर्क मल्टीमीडिया सिस्टम
कमांड नियंत्रण प्रणाली
इंटरनेट टेलीफोनी
एंटी-लॉक ब्रेक सिस्टम
हार्ट पेसमेकर

आर.टी.ओ.एस. के नुकसान

आरटीओएस प्रणाली के उपयोग में कुछ कमियां/नुकसान हैं:

आरटीओएस प्रणाली न्यूनतम कार्यों को एक साथ चला सकती है, और यह केवल उन अनुप्रयोगों पर ध्यान केंद्रित करती है जिनमें त्रुटि होती है ताकि उनसे बचा जा सके।
RTOS वह सिस्टम है जो कुछ ही कार्यों पर ध्यान केंद्रित करता है। इसलिए, इन सिस्टम के लिए मल्टी-टास्किंग करना वाकई मुश्किल है।
आरटीओएस के लिए विशिष्ट ड्राइवरों की आवश्यकता होती है ताकि यह बाधित संकेतों पर तीव्र प्रतिक्रिया दे सके, जिससे इसकी गति बनाए रखने में मदद मिलती है।
आरटीओएस द्वारा प्रचुर मात्रा में संसाधनों का उपयोग किया जाता है, जिससे यह प्रणाली महंगी हो जाती है।
जिन कार्यों की प्राथमिकता कम होती है, उन्हें लम्बे समय तक प्रतीक्षा करनी पड़ती है, क्योंकि RTOS निष्पादनाधीन प्रोग्राम की सटीकता को बनाए रखता है।
रियल टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम में कार्यों का न्यूनतम स्विचिंग किया जाता है।
इसमें जटिल एल्गोरिदम का उपयोग किया गया है जिसे समझना कठिन है।
आरटीओएस बहुत सारे संसाधनों का उपयोग करता है, जो कभी-कभी सिस्टम के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं।

सारांश

आरटीओएस एक ऑपरेटिंग सिस्टम है जिसका उद्देश्य वास्तविक समय अनुप्रयोग प्रदान करना है जो आने वाले डेटा को बिना बफर विलंब के संसाधित करता है।
यह प्राथमिकता-आधारित शेड्यूलिंग प्रदान करता है, जो आपको विश्लेषणात्मक प्रसंस्करण को गैर-महत्वपूर्ण प्रसंस्करण से अलग करने की अनुमति देता है।
आरटीओएस प्रणाली के महत्वपूर्ण घटक हैं: 1) शेड्यूलर, 2) सममित मल्टीप्रोसेसिंग, 3) फंक्शन लाइब्रेरी, 4) मेमोरी प्रबंधन, 5) फास्ट डिस्पैच विलंबता, और 6) उपयोगकर्ता-परिभाषित डेटा ऑब्जेक्ट और क्लासेस
आरटीओएस के तीन प्रकार हैं 1) हार्ड टाइम 2) सॉफ्ट टाइम, और 3) फर्म टाइम
RTOS प्रणाली बहुत कम मेमोरी घेरती है और कम संसाधनों का उपभोग करती है
आरटीओएस का चयन करते समय प्रदर्शन सबसे महत्वपूर्ण कारक है जिस पर विचार किया जाना आवश्यक है।
सामान्य उद्देश्य Operaडेस्कटॉप पीसी और लैपटॉप के लिए जीपीओएस (GPOS) का उपयोग किया जाता है जबकि रियल-टाइम Operaटिंग सिस्टम (RTOS) केवल एम्बेडेड अनुप्रयोग पर लागू होता है।
वास्तविक समय प्रणाली का उपयोग एयरलाइन आरक्षण प्रणाली, वायु यातायात नियंत्रण प्रणाली आदि में किया जाता है।
आरटीओएस की सबसे बड़ी खामी यह है कि यह सिस्टम केवल कुछ ही कार्यों पर ध्यान केंद्रित करता है।

सहसंबद्ध जानकारी का एक संग्रह है जिसे चुंबकीय डिस्क, ऑप्टिकल डिस्क और टेप जैसे द्वितीयक या गैर-वाष्पशील भंडारण पर रिकॉर्ड किया जाता है। यह डेटा संग्रह की एक विधि है जिसका उपयोग उस प्रोग्राम से इनपुट देने और आउटपुट प्राप्त करने के लिए एक माध्यम के रूप में किया जाता है।

सामान्य तौर पर, एक फ़ाइल बिट्स, बाइट्स या रिकॉर्ड का एक क्रम है जिसका अर्थ फ़ाइल निर्माता और उपयोगकर्ता द्वारा परिभाषित किया जाता है। प्रत्येक फ़ाइल का एक तार्किक स्थान होता है जहाँ वे भंडारण और पुनर्प्राप्ति के लिए स्थित होते हैं।