Real-time besturingssysteem (RTOS): componenten, typen, voorbeelden

Wat is een realtime besturingssysteem (RTOS)?

Realtime besturingssysteem (RTOS) is an operating system intended to serve real time application that process data as it comes in, mostly without buffer delay. The full form of RTOS is Real time operating system.

In a RTOS, Processing time requirement are calculated in tenths of seconds increments of time. It is time-bound system that can be defined as fixed time constraints. In this type of system, processing must be done inside the specified constraints. Otherwise, the system will fail.

Waarom een ​​RTOS gebruiken?

Hier zijn belangrijke redenen om RTOS te gebruiken:

  • Het biedt op prioriteiten gebaseerde planning, waarmee u analytische verwerking kunt scheiden van niet-kritieke verwerking.
  • Het realtime besturingssysteem biedt API-functies die schonere en kleinere applicatiecode mogelijk maken.
  • Het abstraheren van timingafhankelijkheden en het taakgebaseerde ontwerp resulteren in minder onderlinge afhankelijkheden tussen modules.
  • RTOS biedt modulair taakgericht ontwikkelen, waardoor modulair taakgericht testen mogelijk is.
  • De taakgebaseerde API stimuleert modulaire ontwikkeling als taak en zal doorgaans een duidelijk gedefinieerde rol spelen. Het stelt ontwerpers/teams in staat zelfstandig aan hun onderdelen van het project te werken.
  • Een RTOS is gebeurtenisgestuurd zonder tijdverspilling aan verwerkingstijd voor de gebeurtenis die niet plaatsvindt

Onderdelen van RTOS

Onderdelen van RTOS
Onderdelen van het realtime besturingssysteem

Hier zijn belangrijke componenten van RTOS

de planner: Dit onderdeel van RTOS vertelt dat in welke volgorde de taken kunnen worden uitgevoerd, wat over het algemeen gebaseerd is op de prioriteit.

Symmetrische multiprocessing (SMP): Het is een aantal verschillende taken die door de RTOS kunnen worden afgehandeld, zodat parallelle verwerking kan worden uitgevoerd.

Functiebibliotheek: Het is een belangrijk element van RTOS dat fungeert als een interface die u helpt om kernel- en applicatiecode te verbinden. Met deze applicatie kun je de verzoeken naar de kernel sturen met behulp van een functiebibliotheek, zodat de applicatie de gewenste resultaten kan geven.

Geheugen management: dit element is nodig in het systeem om geheugen toe te wijzen aan elk programma, het belangrijkste element van de RTOS.

Snelle verzending latentie: Het is een interval tussen de beëindiging van de taak die kan worden geïdentificeerd door het besturingssysteem en de werkelijke tijd die nodig is voor de thread, die zich in de gereed-wachtrij bevindt, die is begonnen met verwerken.

Door de gebruiker gedefinieerde gegevensobjecten en klassen: RTOS-systeem maakt gebruik van programmeertalen zoals C of C++, die moeten worden georganiseerd volgens hun werking.

Soorten RTOS

Drie soorten RTOS-systemen zijn:

Moeilijke realtime

In Hard RTOS wordt de deadline zeer strikt gehanteerd, wat betekent dat een bepaalde taak op een gespecificeerd gepland tijdstip moet worden uitgevoerd en binnen de toegewezen tijdsduur moet worden voltooid.

Voorbeeld: medisch kritieke zorgsysteem, vliegtuigsystemen, enz.

Vast Realtime

Dit soort RTOS moeten ook de deadlines volgen. Het missen van een deadline heeft echter misschien geen grote impact, maar kan wel ongewenste effecten veroorzaken, zoals een enorme vermindering van de kwaliteit van een product.

Voorbeeld: verschillende soorten multimediatoepassingen.

Zachte realtime

Soft Realtime RTOS, accepteert enige vertraging door het besturingssysteem. Bij dit type RTOS wordt er een deadline toegewezen aan een specifieke taak, maar een korte vertraging is acceptabel. Deadlines worden dus zachtjes afgehandeld door dit type RTOS.

Voorbeeld: Online Transactiesysteem en Veeprijsoffertesysteem.

Termen die worden gebruikt in RTOS

Hier volgen de essentiële termen die in RTOS worden gebruikt:

  • Taak - Een reeks gerelateerde taken die gezamenlijk een bepaalde systeemfunctionaliteit kunnen bieden.
  • Functie - Een taak is een klein stukje werk dat aan een verwerker kan worden toegewezen en waarvoor al dan niet middelen nodig zijn.
  • Vrijgavetijd van een taak – Het is een tijd waarin een taak klaar is voor uitvoering.
  • Uitvoeringstijd van een klus: Het is tijd die een taak nodig heeft om de uitvoering ervan te voltooien.
  • Deadline van een klus: Het is de tijd waarop een taak zijn uitvoering moet voltooien.
  • processoren: Ze worden ook wel actieve hulpbronnen genoemd. Ze zijn belangrijk voor de uitvoering van een klus.
  • Maximaal Het is de De toegestane responstijd van een taak wordt de relatieve deadline genoemd.
  • Reactietijd van een klus: Het is de tijdsduur vanaf het moment waarop een taak wordt vrijgegeven, wanneer het moment is voltooid.
  • Absolute deadline: Dit is de relatieve deadline, inclusief de releasetijd.

Kenmerken van RTOS

Hier zijn belangrijke kenmerken van RTOS:

  • Neem zeer minder geheugen in beslag
  • Verbruik minder hulpbronnen
  • Reactietijden zijn zeer voorspelbaar
  • Onvoorspelbare omgeving
  • De kernel slaat de status van de onderbroken taakadvertentie op en bepaalt vervolgens welke taak deze vervolgens moet uitvoeren.
  • De kernel herstelt de status van de taak en geeft de controle over de CPU voor die taak over.

Factoren voor het selecteren van een RTOS

Hier zijn essentiële factoren waarmee u rekening moet houden bij het selecteren van RTOS:

  • Performance: Prestaties zijn de belangrijkste factor waarmee rekening moet worden gehouden bij de keuze voor een RTOS.
  • Middleware: als er geen middleware-ondersteuning is in het Realtime-besturingssysteem, doet zich het probleem voor van de tijdrovende integratie van processen.
  • Foutloos: RTOS-systemen zijn foutloos. Daarom is er geen kans op een fout tijdens het uitvoeren van de taak.
  • Gebruik van ingebed systeem: Programma's van RTOS zijn klein van formaat. Daarom gebruiken we RTOS veel voor embedded systemen.
  • Maximaal verbruik: we kunnen een maximaal verbruik bereiken met behulp van RTOS.
  • Taakverschuiving: De schakeltijd van de taken is zeer kort.
  • Unieke kenmerken: Een goede RTS moet in staat zijn, en het heeft een aantal extra functies, zoals hoe het werkt om een ​​opdracht uit te voeren, efficiënte bescherming van het geheugen van het systeem, enz.
  • 24/7 prestaties: RTOS is ideaal voor die toepassingen die 24/7 moeten draaien.

Verschil tussen in GPOS en RTOS

Hier zijn belangrijke verschillen tussen GPOS en RTOS:

Besturingssysteem voor algemeen gebruik (GPOS) Realtime besturingssysteem (RTOS)
Het werd gebruikt voor desktop-pc en laptop. Het wordt alleen toegepast op de embedded applicatie.
Procesgebaseerde planning. Op tijd gebaseerde planning gebruikt zoals round-robin planning.
Interrupt-latentie wordt niet zo belangrijk geacht als bij RTOS. De onderbrekingsvertraging is minimaal, gemeten in enkele microseconden.
Er is geen mechanisme voor prioriteitsinversie aanwezig in het systeem. Het prioriteitsinversiemechanisme is actueel. Het kan dus niet door het systeem worden gewijzigd.
De werking van Kernel kan al dan niet worden ondermijnd. De werking van Kernel kan worden voorkomen.
Prioriteitsomkering blijft onopgemerkt Geen garanties voor voorspelbaarheid

Toepassingen van realtime besturingssysteem

Real-time systemen worden gebruikt bij:

  • Reserveringssysteem van luchtvaartmaatschappijen.
  • Luchtverkeersleidingssysteem.
  • Systemen die zorgen voor onmiddellijke updates.
  • Gebruikt in elk systeem dat up-to-date en minutieuze informatie geeft over aandelenkoersen.
  • Defensietoepassingssystemen zoals RADAR.
  • Genetwerkte multimediasystemen
  • Commandobesturingssystemen
  • Internettelefonie
  • Antiblokkeerremsystemen
  • Heart Pacemaker

Nadelen van RTOS

Hier volgen de nadelen/nadelen van het gebruik van het RTOS-systeem:

  • Het RTOS-systeem kan minimale taken tegelijk uitvoeren en concentreert zich alleen op die applicaties die een fout bevatten, zodat het deze kan vermijden.
  • RTOS is het systeem dat zich concentreert op een paar taken. Daarom is het voor deze systemen erg moeilijk om te multitasken.
  • Voor de RTOS zijn specifieke stuurprogramma's nodig, zodat deze een snelle responstijd kan bieden om signalen te onderbreken, waardoor de snelheid behouden blijft.
  • RTOS gebruikt veel bronnen, wat dit systeem duur maakt.
  • De taken met een lage prioriteit moeten lang wachten omdat de RTOS de nauwkeurigheid van het programma dat wordt uitgevoerd, handhaaft.
  • Minimale wisseling van taken gebeurt in realtime besturingssystemen.
  • Het maakt gebruik van complex algoritmen die moeilijk te begrijpen zijn.
  • RTOS gebruikt veel bronnen, die soms niet geschikt zijn voor het systeem.

Samengevat

  • RTOS is an operating system intended to serve real time application that process data as it comes in, mostly without buffer vertraging.
  • Het biedt op prioriteiten gebaseerde planning, waarmee u analytische verwerking kunt scheiden van niet-kritieke verwerking.
  • Belangrijke componenten van het RTOS-systeem zijn: 1) De Scheduler, 2) Symmetrische Multiprocessing, 3) Functiebibliotheek, 4) Geheugenbeheer, 5) Snelle verzendingslatentie, en 6) Door de gebruiker gedefinieerde dataobjecten en klassen
  • Drie soorten RTOS zijn 1) Harde tijd, 2) Zachte tijd en 3) Stevige tijd
  • Het RTOS-systeem neemt zeer minder geheugen in beslag en verbruikt minder bronnen
  • Prestaties zijn de belangrijkste factor waarmee rekening moet worden gehouden bij de keuze voor een RTOS.
  • General-Purpose Operating System (GPOS) wordt gebruikt voor desktop-pc's en laptops, terwijl Real-Time Operating System (RTOS) alleen van toepassing is op de ingebedde applicatie.
  • Real-time systemen worden gebruikt in het reserveringssysteem van luchtvaartmaatschappijen, het luchtverkeersleidingssysteem, enz.
  • Het grootste nadeel van RTOS is dat het systeem zich slechts op een paar taken concentreert.

is een verzameling gecorreleerde informatie die is vastgelegd op secundaire of niet-vluchtige opslag zoals magnetische schijven, optische schijven en banden. Het is een methode voor gegevensverzameling die wordt gebruikt als medium voor het geven van invoer en het ontvangen van uitvoer van dat programma.

Over het algemeen is een bestand een reeks bits, bytes of records waarvan de betekenis wordt gedefinieerd door de maker en gebruiker van het bestand. Elk bestand heeft een logische locatie waar ze zich bevinden voor opslag en ophalen.