System operacyjny czasu rzeczywistego (RTOS): składniki, typy, przykłady

Co to jest czas rzeczywisty Operasystem operacyjny (RTOS)?

System operacyjny czasu rzeczywistego (RTOS) jest systemem operacyjnym przeznaczonym do obsługi aplikacji czasu rzeczywistego, które przetwarzają dane w miarę ich napływania, głównie bez opóźnienia bufora. Pełna nazwa RTOS to Real time operating system.

W RTOS wymagania czasowe przetwarzania są obliczane w dziesiątych częściach sekundy. Jest to system ograniczony czasowo, który można zdefiniować jako stałe ograniczenia czasowe. W tym typie systemu przetwarzanie musi być wykonywane w ramach określonych ograniczeń. W przeciwnym razie system ulegnie awarii.

Dlaczego warto używać systemu RTOS?

Oto ważne powody, dla których warto używać RTOS:

Oferuje planowanie oparte na priorytetach, co pozwala oddzielić przetwarzanie analityczne od przetwarzania niekrytycznego.
System operacyjny czasu rzeczywistego zapewnia funkcje API, które umożliwiają czystszy i mniejszy kod aplikacji.
Abstrakcja zależności czasowych i projektowanie oparte na zadaniach skutkuje mniejszą liczbą współzależności między modułami.
RTOS oferuje modułowy rozwój oparty na zadaniach, co umożliwia modułowe testowanie oparte na zadaniach.
Interfejs API oparty na zadaniach zachęca do modułowego rozwoju jako zadanie, które zazwyczaj ma jasno określoną rolę. Pozwala projektantom/zespołom na niezależną pracę nad swoimi częściami projektu.
System RTOS jest sterowany zdarzeniami i nie powoduje straty czasu na przetwarzanie zdarzenia, które nie występuje

Składniki RTOS

Oto ważny składnik RTOS

Harmonogram: Ten komponent RTOS mówi, w jakiej kolejności, zadania mogą być wykonywane, co jest generalnie oparte na priorytecie.

Symetryczne przetwarzanie wieloprocesowe (SMP): Jest to wiele różnych zadań, które mogą być obsługiwane przez RTOS, aby można było wykonać przetwarzanie równoległe.

Biblioteka funkcji: Jest to ważny element RTOS, który działa jako interfejs, który pomaga połączyć kod jądra i aplikacji. Aplikacja ta umożliwia wysyłanie żądań do Kernela za pomocą biblioteki funkcji, dzięki czemu aplikacja może dawać pożądane wyniki.

Zarządzanie pamięcią: ten element jest potrzebny w systemie do przydzielania pamięci każdemu programowi, co jest najważniejszym elementem RTOS.

Szybkie opóźnienie wysyłki: Jest to interwał między zakończeniem zadania, które może zostać zidentyfikowane przez system operacyjny, a rzeczywistym czasem zajętym przez wątek znajdujący się w kolejce gotowości, który rozpoczął przetwarzanie.

Obiekty i klasy danych zdefiniowane przez użytkownika: System RTOS wykorzystuje języki programowania takie jak C lub C++, które powinny być zorganizowane zgodnie z ich działaniem.

Rodzaje RTOS

Trzy rodzaje systemów RTOS to:

Trudny czas rzeczywisty

W Hard RTOS termin jest obsługiwany bardzo rygorystycznie, co oznacza, że dane zadanie musi rozpocząć się w określonym, zaplanowanym czasie i musi zostać zakończone w wyznaczonym czasie.

Przykład: medyczny system intensywnej opieki medycznej, systemy lotnicze itp.

Firma w czasie rzeczywistym

Tego typu RTOS również muszą przestrzegać terminów. Jednak niedotrzymanie terminu może nie mieć dużego wpływu, ale może spowodować niepożądane skutki, takie jak ogromne obniżenie jakości produktu.

Przykład: Różne typy aplikacji multimedialnych.

Miękki czas rzeczywisty

Miękki system RTOS w czasie rzeczywistym, akceptuje pewne opóźnienia Operasystem tingowy. W tego typu RTOS-ie na wykonanie konkretnego zadania przypisany jest konkretny termin, jednak dopuszczalne jest opóźnienie o niewielką ilość czasu. Tak więc terminy są traktowane delikatnie przez tego typu RTOS.

Przykład: System transakcji online i system notowań cen zwierząt gospodarskich.

Terminy stosowane w RTOS

Oto podstawowe terminy używane w RTOS:

Zadanie - Zbiór powiązanych zadań, które łącznie są w stanie zapewnić pewną funkcjonalność systemu.
Stanowisko - Zadanie to niewielka część pracy, którą można przypisać procesorowi i która może, ale nie musi, wymagać zasobów.
Czas zwolnienia zadania – To czas pracy, w którym praca staje się gotowa do wykonania.
Czas realizacji zlecenia: Jest to czas, jaki zajmuje zadanie, aby zakończyć jego wykonanie.
Termin wykonania pracy: Nadszedł czas, w którym zadanie powinno zakończyć swoje wykonanie.
Procesory: Są one również znane jako zasoby aktywne. Są ważne dla wykonania zadania.
Maksimum To jest dopuszczalny czas reakcji zadania nazywany jest terminem względnym.
Czas reakcji zadania: Jest to czas od chwili zwolnienia zadania do chwili jego zakończenia.
Bezwzględny termin: Jest to termin względny, który uwzględnia także czas jego wydania.

Funkcje RTOS-u

Oto ważne cechy RTOS:

Zajmują bardzo mniej pamięci
Zużywaj mniej zasobów
Czasy reakcji są wysoce przewidywalne
Nieprzewidywalne środowisko
Jądro zapisuje stan przerwanego zadania, a następnie określa, które zadanie powinno zostać uruchomione jako następne.
Jądro przywraca stan zadania i przekazuje kontrolę nad procesorem dla tego zadania.

Czynniki wpływające na wybór systemu RTOS

Oto podstawowe czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze RTOS:

Wydajność: Wydajność jest najważniejszym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy wyborze systemu RTOS.
Middleware:jeśli w systemie operacyjnym czasu rzeczywistego nie ma wsparcia oprogramowania pośredniczącego, pojawia się problem czasochłonnej integracji procesów.
Bez błędów: Systemy RTOS są wolne od błędów. Dlatego nie ma szans na pomyłkę podczas wykonywania zadania.
Wykorzystanie systemu wbudowanego: Programy RTOS są niewielkich rozmiarów. Dlatego powszechnie używamy RTOS dla systemów wbudowanych.
Maksymalne zużycie: możemy osiągnąć maksymalne zużycie za pomocą RTOS.
Zmiana zadań: Shiftczas realizacji zadań jest bardzo krótszy.
Cechy szczególne:Dobry RTS powinien być wydajny i mieć kilka dodatkowych funkcji, na przykład sposób wykonywania poleceń, skuteczną ochronę pamięci systemu itp.
Wydajność 24/7: RTOS jest idealny dla tych aplikacji, które wymagają pracy 24/7.

Różnica między GPOS i RTOS

Oto ważne różnice między GPOS i RTOS:

Ogólny cel Operasystem tingowy (GPOS)	Real-Time OperaSystem tingowy (RTOS)
Używany do komputera stacjonarnego i laptopa.	Ma zastosowanie tylko do aplikacji wbudowanej.
Planowanie oparte na procesach.	Planowanie oparte na czasie używane jak planowanie okrężne.
Opóźnienie przerwania nie jest uważane za tak ważne jak w RTOS.	Opóźnienie przerwania jest minimalne, mierzone w kilku mikrosekundach.
W systemie nie ma mechanizmu odwracania priorytetów.	Mechanizm odwracania priorytetów jest aktualny. Nie może więc być modyfikowany przez system.
Działanie jądra może zostać lub nie zostać wyprzedzone.	Działanie jądra można wyprzedzić.
Odwrócenie priorytetów pozostaje niezauważone	Brak gwarancji przewidywalności

Zastosowania czasu rzeczywistego Operasystemu

Systemy czasu rzeczywistego wykorzystywane są w:

System rezerwacji linii lotniczych.
System kontroli ruchu lotniczego.
Systemy zapewniające natychmiastową aktualizację.
Stosowany w dowolnym systemie, który dostarcza aktualne i najdrobniejsze informacje o cenach akcji.
Systemy aplikacji obronnych, takie jak RADAR.
Sieciowe systemy multimedialne
Systemy kontroli dowodzenia
Telefonia internetowa
Układy hamulcowe przeciwblokujące
Rozrusznik serca

Wady RTOS-u

Oto wady/wady korzystania z systemu RTOS:

System RTOS może wykonywać łącznie minimalne zadania i koncentruje się tylko na tych aplikacjach, które zawierają błędy, aby móc ich uniknąć.
RTOS to system, który koncentruje się na kilku zadaniach. Dlatego też systemom tym naprawdę trudno jest wykonywać wielozadaniowość.
Aby system RTOS mógł oferować krótki czas reakcji na sygnały przerwania, potrzebne są specjalne sterowniki, co pomaga utrzymać jego prędkość.
System RTOS wykorzystuje mnóstwo zasobów, co czyni ten system kosztownym.
Zadania o niskim priorytecie muszą długo czekać, gdyż RTOS utrzymuje dokładność wykonywanego programu.
W systemach operacyjnych czasu rzeczywistego przełączanie zadań odbywa się w minimalnym stopniu.
Wykorzystuje skomplikowane algorytmy, które są trudne do zrozumienia.
RTOS zużywa dużo zasobów, które czasami nie są odpowiednie dla systemu.

Podsumowanie

RTOS to system operacyjny przeznaczony do obsługi aplikacji czasu rzeczywistego, które przetwarzają dane w miarę ich napływania, głównie bez opóźnień buforowych.
Oferuje planowanie oparte na priorytetach, co pozwala oddzielić przetwarzanie analityczne od przetwarzania niekrytycznego.
Ważnymi komponentami systemu RTOS są: 1) Harmonogram, 2) Symetryczne przetwarzanie wieloprocesowe, 3) Biblioteka funkcji, 4) Zarządzanie pamięcią, 5) Szybkie opóźnienie wysyłki oraz 6) Obiekty i klasy danych zdefiniowane przez użytkownika
Trzy typy RTOS to 1) czas trudny, 2) czas miękki i 3) czas mocny
System RTOS zajmuje bardzo mniej pamięci i zużywa mniej zasobów
Wydajność jest najważniejszym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy wyborze systemu RTOS.
Ogólny cel OperaSystem ting (GPOS) jest używany na komputerach stacjonarnych i laptopach w czasie rzeczywistym Operating System (RTOS) stosowany tylko w przypadku aplikacji wbudowanej.
Systemy czasu rzeczywistego są wykorzystywane w systemie rezerwacji linii lotniczych, systemie kontroli ruchu lotniczego itp.
Największą wadą RTOS-u jest to, że system koncentruje się tylko na kilku zadaniach.

to zbiór skorelowanych informacji zapisanych na nośnikach pomocniczych lub nieulotnych, takich jak dyski magnetyczne, dyski optyczne i taśmy. Jest to metoda gromadzenia danych używana jako medium do przekazywania danych wejściowych i odbierania danych wyjściowych z programu.

Ogólnie rzecz biorąc, plik to sekwencja bitów, bajtów lub rekordów, których znaczenie określa twórca pliku i użytkownik. Każdy plik ma logiczną lokalizację, w której jest przechowywany i odtwarzany.

Możesz lubić: