Operacijski sustav u stvarnom vremenu (RTOS): komponente, vrste, primjeri

Što je stvarno vrijeme Operating sustav (RTOS)?

Operativni sustav u stvarnom vremenu (RTOS) je operativni sustav koji služi aplikacijama u stvarnom vremenu koje obrađuju podatke kako dolaze, uglavnom bez kašnjenja međuspremnika. Puni oblik RTOS-a je operativni sustav u stvarnom vremenu.

U RTOS-u, potrebno vrijeme obrade izračunava se u desetinkama sekunde vremena. To je vremenski ograničen sustav koji se može definirati kao fiksna vremenska ograničenja. U ovoj vrsti sustava obrada se mora obaviti unutar navedenih ograničenja. U suprotnom, sustav neće uspjeti.

Zašto koristiti RTOS?

Evo važnih razloga za korištenje RTOS-a:

• Nudi raspoređivanje temeljeno na prioritetima, što vam omogućuje odvajanje analitičke obrade od nekritične obrade.
• OS u stvarnom vremenu pruža API funkcije koje omogućuju čišći i manji aplikacijski kod.
• Apstrahiranje vremenskih ovisnosti i dizajn temeljen na zadacima rezultira manjim brojem međuovisnosti između modula.
• RTOS nudi modularni razvoj temeljen na zadacima, koji omogućuje modularno testiranje temeljeno na zadacima.
• API temeljen na zadacima potiče modularni razvoj kao zadatak, obično će imati jasno definiranu ulogu. Omogućuje dizajnerima/timovima da samostalno rade na svojim dijelovima projekta.
• RTOS je vođen događajem bez gubitka vremena na vrijeme obrade za događaj koji se nije dogodio

Komponente RTOS-a

Ovdje su važne komponente RTOS-a

Planer: Ova komponenta RTOS-a govori kojim redoslijedom se zadaci mogu izvršavati što se općenito temelji na prioritetu.

Simetrična višestruka obrada (SMP): To je niz višestrukih različitih zadataka kojima se može baviti RTOS tako da se može raditi paralelna obrada.

Biblioteka funkcija: To je važan element RTOS-a koji djeluje kao sučelje koje vam pomaže da povežete kernel i kod aplikacije. Ova vam aplikacija omogućuje slanje zahtjeva kernelu pomoću knjižnice funkcija kako bi aplikacija mogla dati željene rezultate.

Upravljanje memorijom: ovaj element je potreban u sustavu za dodjelu memorije svakom programu, što je najvažniji element RTOS-a.

Brza latencija slanja: To je interval između završetka zadatka koji može identificirati OS i stvarnog vremena potrebnog niti, koja je u redu čekanja, koja je započela obradu.

Korisnički definirani podatkovni objekti i klase: RTOS sustav koristi programske jezike poput C ili C++, koja bi trebala biti organizirana prema njihovom djelovanju.

Vrste RTOS-a

Tri tipa RTOS sustava su:

Teško stvarno vrijeme

U Hard RTOS-u, krajnjim rokom se postupa vrlo striktno što znači da se dati zadatak mora početi izvršavati u određeno planirano vrijeme i mora biti dovršen unutar dodijeljenog vremenskog trajanja.

Primjer: Sustav za medicinsku njegu, Zrakoplovni sustavi itd.

Čvrsto u stvarnom vremenu

Ove vrste RTOS-a također moraju slijediti rokove. Međutim, propuštanje roka možda neće imati velik utjecaj, ali može uzrokovati neželjene učinke, poput velikog smanjenja kvalitete proizvoda.

Primjer: Razne vrste multimedijskih aplikacija.

Soft RealTime

Meki RTOS u stvarnom vremenu, prihvaća neka kašnjenja od strane Operating sustav. U ovoj vrsti RTOS-a, postoji rok dodijeljen za određeni posao, ali je odgoda za malu količinu vremena prihvatljiva. Dakle, ovaj tip RTOS-a lagano rukuje rokovima.

Primjer: Sustav mrežnih transakcija i Sustav kotiranja cijena stoke.

Izrazi koji se koriste u RTOS-u

Ovdje su osnovni pojmovi koji se koriste u RTOS-u:

• Zadatak – Skup povezanih zadataka koji zajedno mogu pružiti neke funkcije sustava.
• Posao – Posao je mali dio posla koji se može dodijeliti procesoru i koji može ili ne mora zahtijevati resurse.
• Vrijeme oslobađanja posla – To je vrijeme posla u kojem posao postaje spreman za izvršenje.
• Vrijeme izvršenja posla: Posao je potrebno vrijeme da završi svoje izvršenje.
• Rok izvršenja posla: Vrijeme je do kada posao treba završiti svoje izvršenje.
• procesori: Oni su također poznati kao aktivni resursi. Oni su važni za izvršenje posla.
• Maksimalno To je dopušteno vrijeme odgovora posla naziva se njegovim relativnim rokom.
• Vrijeme odgovora na posao: To je duljina vremena od vremena oslobađanja posla do trenutka kada trenutak završi.
• Apsolutni rok: To je relativni rok, koji uključuje i vrijeme objave.

Značajke RTOS-a

Evo važnih značajki RTOS-a:

• Zauzimaju vrlo manje memorije
• Trošite manje resursa
• Vremena odgovora su vrlo predvidljiva
• Nepredvidivo okruženje
• Kernel sprema stanje oglasa prekinutog zadatka i zatim određuje koji bi zadatak trebao pokrenuti sljedeći.
• Kernel vraća stanje zadatka i predaje kontrolu CPU-u za taj zadatak.

Čimbenici za odabir RTOS-a

Evo ključnih čimbenika koje morate uzeti u obzir pri odabiru RTOS-a:

• Izvođenje: Performanse su najvažniji faktor koji treba uzeti u obzir pri odabiru RTOS-a.
• middleware: ako nema podrške za međuprogram u operativnom sustavu u stvarnom vremenu, tada se javlja problem integracije procesa u vremenu.
• Bez grešaka: RTOS sustavi su bez grešaka. Stoga nema šanse da dobijete pogrešku tijekom izvođenja zadatka.
• Korištenje ugrađenog sustava: Programi RTOS-a su male veličine. Stoga naširoko koristimo RTOS za ugrađene sustave.
• Maksimalna potrošnja: uz pomoć RTOS-a možemo postići maksimalnu potrošnju.
• Prebacivanje zadataka: Shiftvrijeme zadataka je vrlo kraće.
• jedinstvene značajke: Dobar RTS bi trebao biti sposoban i ima neke dodatne značajke kao što je način na koji radi za izvršavanje naredbi, učinkovita zaštita memorije sustava itd.
• Izvedba 24/7: RTOS je idealan za one aplikacije koje zahtijevaju rad 24/7.

Razlika između GPOS-a i RTOS-a

Evo važnih razlika između GPOS-a i RTOS-a:

Opća namjena Operating sustav (GPOS)	U stvarnom vremenu Operating sustav (RTOS)
Koristio se za desktop PC i laptop.	Primjenjuje se samo na ugrađenu aplikaciju.
Planiranje na temelju procesa.	Zakazivanje temeljeno na vremenu koje se koristi kao kružno raspoređivanje.
Kašnjenje prekida ne smatra se toliko važnim kao u RTOS-u.	Kašnjenje prekida je minimalno, što se mjeri u nekoliko mikrosekundi.
U sustavu nije prisutan mehanizam inverzije prioriteta.	Trenutačan je mehanizam inverzije prioriteta. Dakle, sustav ga ne može modificirati.
Operacija kernela može, ali i ne mora biti preuzeta.	Operacija kernela može se spriječiti.
Inverzija prioriteta ostaje nezapažena	Nema garancija predvidljivosti

Primjene u stvarnom vremenu Operating sustav

Sustavi u stvarnom vremenu koriste se u:

• Rezervacijski sustav zračnih prijevoznika.
• Sustav kontrole zračnog prometa.
• Sustavi koji omogućuju trenutno ažuriranje.
• Koristi se u bilo kojem sustavu koji pruža ažurne i minute informacije o cijenama dionica.
• Sustavi primjene obrane kao što je RADAR.
• Umreženi multimedijski sustavi
• Sustavi upravljanja zapovijedanjem
• Internet telefoniranje
• Sustavi protiv blokiranja kotača
• Srčani pejsmejker

Nedostaci RTOS-a

Evo nedostataka/protivnosti korištenja RTOS sustava:

• RTOS sustav može zajedno izvoditi minimalne zadatke, a koncentrira se samo na one aplikacije koje sadrže grešku kako bi ih izbjegao.
• RTOS je sustav koji se koncentrira na nekoliko zadataka. Stoga je ovim sustavima zaista teško obavljati više zadataka.
• Za RTOS su potrebni posebni upravljački programi kako bi mogao ponuditi brzo vrijeme odziva na signale prekida, što pomaže u održavanju njegove brzine.
• RTOS koristi dosta resursa, što ovaj sustav čini skupim.
• Zadaci koji imaju niski prioritet moraju čekati dugo jer RTOS održava točnost programa koji se izvršavaju.
• Minimalno prebacivanje zadataka obavlja se u operativnim sustavima u stvarnom vremenu.
• Koristi složene algoritme koje je teško razumjeti.
• RTOS koristi puno resursa, koji ponekad nisu prikladni za sustav.

rezime

• RTOS je operativni sustav koji služi aplikacijama u stvarnom vremenu koje obrađuju podatke kako dolaze, uglavnom bez kašnjenja međuspremnika.
• Nudi raspoređivanje temeljeno na prioritetima, što vam omogućuje odvajanje analitičke obrade od nekritične obrade.
• Važne komponente RTOS sustava su: 1) Planer, 2) Simetrična višestruka obrada, 3) Biblioteka funkcija, 4) Upravljanje memorijom, 5) Brza latencija slanja i 6) Korisnički definirani podatkovni objekti i klase
• Tri vrste RTOS-a su 1) teško vrijeme 2) meko vrijeme i 3) čvrsto vrijeme
• RTOS sustavi zauzimaju vrlo manje memorije i troše manje resursa
• Performanse su najvažniji faktor koji treba uzeti u obzir pri odabiru RTOS-a.
• Opća namjena Operating System (GPOS) koristi se za stolna i prijenosna računala dok je u stvarnom vremenu Operating sustav (RTOS) primijenjen samo na ugrađenu aplikaciju.
• Sustavi u stvarnom vremenu koriste se u sustavu rezervacija zrakoplovnih kompanija, sustavu kontrole zračnog prometa itd.
• Najveći nedostatak RTOS-a je što se sustav koncentrira samo na nekoliko zadataka.

je zbirka koreliranih informacija koje su snimljene na sekundarnoj ili trajnoj pohrani kao što su magnetski diskovi, optički diskovi i trake. To je metoda prikupljanja podataka koja se koristi kao medij za unos i primanje izlaza iz tog programa.

Općenito, datoteka je niz bitova, bajtova ili zapisa čije značenje definiraju kreator i korisnik datoteke. Svaka datoteka ima logičnu lokaciju na kojoj se nalazi za pohranu i dohvaćanje.