Sanntidsoperativsystem (RTOS): Komponenter, typer, eksempler

Hva er en sanntid Operating System (RTOS)?

Sanntidsoperativsystem (RTOS) er et operativsystem beregnet på å betjene sanntidsapplikasjoner som behandler data etter hvert som de kommer inn, stort sett uten bufferforsinkelse. Den fullstendige formen for RTOS er sanntidsoperativsystem.

I en RTOS beregnes behandlingstidskravet i tidsintervaller for tideler av sekunder. Det er et tidsbundet system som kan defineres som faste tidsbegrensninger. I denne typen system må behandlingen gjøres innenfor de spesifiserte begrensningene. Ellers vil systemet svikte.

Hvorfor bruke en RTOS?

Her er viktige grunner til å bruke RTOS:

Den tilbyr prioritetsbasert planlegging, som lar deg skille analytisk behandling fra ikke-kritisk behandling.
Sanntids OS gir API-funksjoner som tillater renere og mindre programkode.
Abstrahering av tidsavhengigheter og det oppgavebaserte designet resulterer i færre gjensidige avhengigheter mellom moduler.
RTOS tilbyr modulær oppgavebasert utvikling, som tillater modulær oppgavebasert testing.
Den oppgavebaserte APIen oppfordrer til modulær utvikling som en oppgave, vil typisk ha en klart definert rolle. Det lar designere/team jobbe uavhengig på sine deler av prosjektet.
En RTOS er hendelsesdrevet uten tidssløsing på behandlingstid for hendelsen som ikke inntreffer

Komponenter av RTOS

Her er viktige komponenter i RTOS

Planleggeren: Denne komponenten av RTOS forteller at i hvilken rekkefølge kan oppgavene utføres, som vanligvis er basert på prioritet.

Symmetrisk multiprosessering (SMP): Det er en rekke flere forskjellige oppgaver som kan håndteres av RTOS slik at parallell behandling kan gjøres.

Funksjonsbibliotek: Det er et viktig element i RTOS som fungerer som et grensesnitt som hjelper deg med å koble sammen kjerne og applikasjonskode. Denne applikasjonen lar deg sende forespørslene til kjernen ved hjelp av et funksjonsbibliotek slik at applikasjonen kan gi de ønskede resultatene.

Minnehåndtering: dette elementet er nødvendig i systemet for å allokere minne til hvert program, som er det viktigste elementet i RTOS.

Rask forsendelsesforsinkelse: Det er et intervall mellom avslutningen av oppgaven som kan identifiseres av OS og den faktiske tiden det tar av tråden, som er i klarkøen, som har startet behandlingen.

Brukerdefinerte dataobjekter og klasser: RTOS-systemet bruker programmeringsspråk som C eller C++, som bør organiseres i henhold til deres drift.

Typer RTOS

Tre typer RTOS-systemer er:

Hard sanntid

I Hard RTOS håndteres fristen svært strengt, noe som betyr at gitt oppgave må begynne å utføre på spesifisert planlagt tid, og må fullføres innen den tildelte varigheten.

Eksempel: Medisinsk kritisk omsorgssystem, flysystemer, etc.

Fast sanntid

Denne typen RTOS må også følge tidsfristene. Imidlertid kan det å gå glipp av en frist ikke ha stor innvirkning, men kan forårsake uønskede effekter, som en enorm reduksjon i kvaliteten på et produkt.

Eksempel: Ulike typer multimedieapplikasjoner.

Myk sanntid

Myk sanntids RTOS, aksepterer noen forsinkelser av Operating system. I denne typen RTOS er det tildelt en frist for en spesifikk jobb, men en forsinkelse på en liten tidsperiode er akseptabel. Så, tidsfrister håndteres mykt av denne typen RTOS.

Eksempel: Online Transaction System og Livestock Price quotering System.

Begreper brukt i RTOS

Her er viktige termer som brukes i RTOS:

Oppgave – Et sett med relaterte oppgaver som i fellesskap er i stand til å gi noe systemfunksjonalitet.
Jobb – En jobb er et lite stykke arbeid som kan tilordnes en prosessor, og som kanskje krever ressurser eller ikke.
Frigjøringstid for en jobb – Det er en tid for en jobb hvor jobben blir klar for utførelse.
Utførelsestid for en jobb: Det tar tid å fullføre utførelsen av jobben.
Frist for en jobb: Det er på tide at en jobb skal fullføres.
Prosessorer: De er også kjent som aktive ressurser. De er viktige for utførelsen av en jobb.
Maksimal Det er tillatt responstid for en jobb kalles dens relative frist.
Responstid for en jobb: Det er en lang tid fra utgivelsestidspunktet for en jobb når øyeblikket er ferdig.
Absolutt frist: Dette er den relative fristen, som også inkluderer utgivelsestidspunktet.

Funksjoner til RTOS

Her er viktige funksjoner i RTOS:

Opptar svært mindre minne
Bruk færre ressurser
Responstidene er svært forutsigbare
Uforutsigbart miljø
Kjernen lagrer tilstanden til den avbrutte oppgaveannonsen og bestemmer deretter hvilken oppgave den skal kjøre neste gang.
Kjernen gjenoppretter tilstanden til oppgaven og gir kontroll over CPU-en for den oppgaven.

Faktorer for å velge en RTOS

Her er viktige faktorer du må vurdere for å velge RTOS:

Ytelse: Ytelse er den viktigste faktoren som kreves for å bli vurdert når du velger for en RTOS.
Middleware: Hvis det ikke er støtte for mellomvare i sanntidsoperativsystemet, oppstår spørsmålet om tidskrevende integrasjon av prosesser.
Feilfri: RTOS-systemer er feilfrie. Derfor er det ingen sjanse for å få en feil mens du utfører oppgaven.
Bruk av innebygd system: Programmer til RTOS er av liten størrelse. Så vi bruker mye RTOS for innebygde systemer.
Maksimalt forbruk: vi kan oppnå maksimalt forbruk ved hjelp av RTOS.
Skift av oppgave: Shifttiden på oppgavene er svært kortere.
Unike egenskaper: En god RTS bør være i stand, og den har noen ekstra funksjoner som hvordan den fungerer for å utføre en kommando, effektiv beskyttelse av systemets minne, etc.
24/7 ytelse: RTOS er ideell for applikasjoner som krever å kjøre 24/7.

Forskjellen mellom i GPOS og RTOS

Her er viktige forskjeller mellom GPOS og RTOS:

Generelt formål Operatingsystem (GPOS)	Real-Time Operatingsystem (RTOS)
Den brukes til stasjonær PC og bærbar PC.	Den brukes bare på den innebygde applikasjonen.
Prosessbasert planlegging.	Tidsbasert planlegging brukes som round-robin planlegging.
Avbruddsforsinkelse anses ikke som like viktig som i RTOS.	Avbruddsforsinkelsen er minimal, som måles på noen få mikrosekunder.
Ingen prioritetsinversjonsmekanisme er tilstede i systemet.	Prioritetsinversjonsmekanismen er gjeldende. Så det kan ikke endres av systemet.
Kjernens drift kan eller kan ikke være foreskrevet.	Kjernens drift kan forhindres.
Prioritetsinversjon forblir ubemerket	Ingen forutsigbarhetsgarantier

Anvendelser av sanntid Operating System

Sanntidssystemer brukes i:

Flyselskapers reservasjonssystem.
Lufttrafikkkontrollsystem.
Systemer som gir umiddelbar oppdatering.
Brukes i ethvert system som gir oppdatert og minuttinformasjon om aksjekurser.
Forsvarsapplikasjonssystemer som RADAR.
Nettverksbaserte multimediasystemer
Kommandokontrollsystemer
Internett-telefoni
Antilåse bremsesystemer
Heart Pacemaker

Ulemper med RTOS

Her er ulemper/ulemper ved å bruke RTOS-system:

RTOS-systemet kan kjøre minimale oppgaver sammen, og det konsentrerer seg bare om de applikasjonene som inneholder en feil, slik at det kan unngå dem.
RTOS er systemet som konsentrerer seg om noen få oppgaver. Derfor er det veldig vanskelig for disse systemene å utføre multitasking.
Spesifikke drivere kreves for RTOS slik at den kan tilby rask responstid for å avbryte signaler, noe som bidrar til å opprettholde hastigheten.
Mange ressurser brukes av RTOS, noe som gjør dette systemet dyrt.
Oppgavene som har lav prioritet må vente lenge siden RTOS opprettholder nøyaktigheten til programmet, som er under utførelse.
Minimum bytte av oppgaver gjøres i sanntidsoperativsystemer.
Den bruker komplekse algoritmer som er vanskelig å forstå.
RTOS bruker mange ressurser, som noen ganger ikke passer for systemet.

Sammendrag

RTOS er et operativsystem beregnet på å betjene sanntidsapplikasjoner som behandler data etter hvert som de kommer inn, stort sett uten bufferforsinkelse.
Den tilbyr prioritetsbasert planlegging, som lar deg skille analytisk behandling fra ikke-kritisk behandling.
Viktige komponenter i RTOS-systemet er: 1) Planleggeren, 2) Symmetrisk multiprosessering, 3) Funksjonsbibliotek, 4) Minneadministrasjon, 5) Rask utsendelsesforsinkelse og 6) Brukerdefinerte dataobjekter og klasser
Tre typer RTOS er 1) Hard tid 2) Myk tid og 3) Fast tid
RTOS-systemet opptar svært mindre minne og bruker færre ressurser
Ytelse er den viktigste faktoren som må tas i betraktning når du velger en RTOS.
Generelt formål Operating System (GPOS) brukes for stasjonær PC og bærbar PC mens sanntid Operating System (RTOS) bare brukt på den innebygde applikasjonen.
Sanntidssystemer brukes i Airlines reservasjonssystem, flykontrollsystem, etc.
Den største ulempen med RTOS er at systemet kun konsentrerer seg om noen få oppgaver.

er en samling av korrelert informasjon som er registrert på sekundær eller ikke-flyktig lagring som magnetiske disker, optiske disker og bånd. Det er en metode for datainnsamling som brukes som et medium for å gi input og motta utdata fra det programmet.

Generelt er en fil en sekvens av biter, byte eller poster hvis betydning er definert av filskaperen og brukeren. Hver fil har en logisk plassering der de er plassert for lagring og gjenfinning.