Sistema operacional em tempo real (RTOS): componentes, tipos, exemplos

O que é um tempo real Operasistema de configuração (RTOS)?

A sistema operacional em tempo real (RTOS) é um sistema operativo Projetado para atender aplicações em tempo real que processam dados à medida que chegam, geralmente sem atraso de buffer. A sigla RTOS significa sistema operacional em tempo real.

Em um RTOS (Sistema Operacional de Tempo Real), os requisitos de tempo de processamento são calculados em incrementos de décimos de segundo. Trata-se de um sistema com restrições de tempo fixas. Nesse tipo de sistema, o processamento deve ser realizado dentro dos limites especificados. Caso contrário, o sistema falhará.

Por que usar um RTOS?

Aqui estão alguns motivos importantes para usar um RTOS:

• Oferece agendamento baseado em prioridade, o que permite separar o processamento analítico do processamento não crítico.
• O sistema operacional em tempo real fornece funções de API que permitem um código de aplicação mais limpo e menor.
• AbstracA eliminação das dependências temporais e o design baseado em tarefas resultam em menos interdependências entre os módulos.
• Um RTOS oferece desenvolvimento modular baseado em tarefas, o que permite testes modulares também baseados em tarefas.
• A API baseada em tarefas incentiva o desenvolvimento modular, já que uma tarefa normalmente tem uma função claramente definida. Isso permite que designers e equipes trabalhem de forma independente em suas partes do projeto.
• Um RTOS é orientado a eventos, não desperdiçando tempo de processamento com eventos que não ocorrem.

Componentes do RTOS

Componentes de Tempo Real OperaSistema de Ting

Aqui estão os componentes importantes de um RTOS:

O Agendador: Este componente de um RTOS decide a ordem em que as tarefas são executadas, geralmente com base em sua prioridade.

Multiprocessamento Simétrico (SMP): Trata-se de uma série de diversas tarefas diferentes que podem ser gerenciadas pelo RTOS, permitindo o processamento paralelo.

Biblioteca de funções: É um elemento importante de um RTOS que atua como uma interface para conectar o kernel e o código do aplicativo. O aplicativo envia suas solicitações ao kernel usando uma biblioteca de funções para que ele possa produzir os resultados desejados.

Gerenciamento de memória: Esse elemento é necessário no sistema para alocar memória a cada programa, sendo o elemento mais importante do RTOS.

Latência de despacho rápida: É o intervalo entre o término de uma tarefa que o sistema operacional consegue identificar e o tempo real que o thread, que está na fila de prontos, leva para iniciar o processamento.

Objetos e classes de dados definidos pelo usuário: Um RTOS utiliza linguagens de programação como C ou C++, que devem ser organizados de acordo com sua operação.

Tipos de RTOS

Existem três tipos de RTOS:

Tempo real difícil

Em um RTOS rígido, o prazo é tratado de forma muito rigorosa, o que significa que uma determinada tarefa deve começar a ser executada no horário agendado especificado e deve ser concluída dentro do período de tempo atribuído.

Exemplo: Sistemas de terapia intensiva médica, sistemas de aeronaves, etc.

Firme em tempo real

Esse tipo de RTOS também precisa cumprir os prazos. No entanto, perder um prazo pode não ter um grande impacto, mas pode causar efeitos indesejáveis, como uma grande redução na qualidade do produto.

Exemplo: Vários tipos de aplicações multimídia.

Tempo real suave

Um sistema operacional de tempo real flexível (RTOS) aceita alguns atrasos do sistema operacional. Nesse tipo de RTOS, existe um prazo limite atribuído a uma tarefa específica, mas um pequeno atraso é aceitável. Portanto, os prazos são gerenciados de forma flexível por esse tipo de RTOS.

Exemplo: Sistemas de transações online e sistemas de cotação de preços de gado.

Termos usados ​​​​no RTOS

Aqui estão os termos essenciais usados ​​em RTOS:

• Tarefa: Um grupo de tarefas relacionadas que, juntas, fornecem alguma funcionalidade ao sistema.
• Job: Um trabalho é um pequeno trabalho que pode ser atribuído a um processador e que pode ou não exigir recursos.
• Tempo de liberação de um trabalho: É o momento em que um trabalho fica pronto para ser executado.
• Tempo de execução de um job: É o tempo necessário para que uma tarefa seja concluída.
• Prazo de um trabalho: É o tempo limite para a conclusão da execução de uma tarefa.
• processadores: Eles também são conhecidos como recursos ativos. Eles são importantes para a execução de um trabalho.
• Prazo relativo: O tempo máximo de resposta permitido para uma tarefa é chamado de prazo relativo.
• Tempo de resposta de um trabalho: É o período de tempo decorrido desde o momento em que uma tarefa é iniciada até o instante em que ela é concluída.
• Prazo absoluto: Este é o prazo relativo, que também inclui o horário de lançamento.

Recursos do RTOS

Aqui estão recursos importantes do RTOS:

• Ocupa muito pouca memória.
• Consome menos recursos
• Os tempos de resposta são altamente previsíveis
• Apresenta desempenho confiável mesmo em ambientes imprevisíveis.
• O kernel salva o estado da tarefa interrompida e então determina qual tarefa deve ser executada em seguida.
• O kernel restaura o estado da tarefa e passa o controle da CPU para essa tarefa.

Fatores para selecionar um RTOS

Aqui estão os fatores essenciais que você precisa considerar ao selecionar um RTOS:

• Desempenho: O desempenho é o fator mais importante a ser considerado na seleção de um RTOS.
• Middleware: Se um sistema operacional de tempo real não oferecer suporte a middleware, surgirá o problema da integração demorada de processos.
• Sem erros: Os sistemas RTOS são projetados para serem livres de erros, portanto, há uma chance mínima de ocorrer um erro durante a execução de uma tarefa.
• Utilização de sistemas embarcados: Os programas de um RTOS são de tamanho reduzido, por isso o RTOS é amplamente utilizado para sistemas embarcados.
• Utilização máxima: Um RTOS ajuda você a obter a utilização máxima dos recursos do sistema.
• Transferência de tarefas: O tempo de transição entre as tarefas é muito curto.
• Características únicas: Um bom RTOS deve ser capaz e oferecer recursos extras, como a forma como executa um comando e a eficiência com que protege a memória do sistema.
• Desempenho 24 horas por dia, 7 dias por semana: Um RTOS é ideal para aplicações que precisam funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana.

Diferença entre GPOS e RTOS

Aplicações de Tempo Real OperaSistema de Ting

Sistemas em tempo real são usados ​​em:

• Sistemas de reservas aéreas.
• Sistemas de controle de tráfego aéreo.
• Sistemas que fornecem atualização imediata.
• Qualquer sistema que forneça informações atualizadas e precisas sobre os preços das ações.
• Sistemas de aplicação de defesa como RADAR.
• Sistemas multimídia em rede.
• Sistemas de comando e controle.
• Telefonia pela Internet.
• Sistemas de freio antibloqueio.
• marcapassos cardíacos.

Desvantagens do RTOS

Aqui estão as desvantagens de usar um RTOS:

• Um RTOS executa um número mínimo de tarefas simultaneamente e concentra-se apenas nas aplicações que contêm erros, de forma a evitá-los.
• Um RTOS concentra-se em poucas tarefas. Portanto, é muito difícil para esses sistemas realizarem multitarefas.
• Um sistema operacional de tempo real (RTOS) requer drivers específicos para oferecer um tempo de resposta rápido aos sinais de interrupção, o que ajuda a manter sua velocidade.
• Um sistema operacional de tempo real (RTOS) utiliza muitos recursos, o que torna esse sistema caro.
• Tarefas de baixa prioridade podem precisar esperar muito tempo, porque o RTOS prioriza a precisão dos programas em execução.
• Em sistemas operacionais de tempo real, a troca de tarefas é minimizada.
• Utiliza algoritmos complexos, que são difíceis de entender.
• Um RTOS utiliza muitos recursos, o que às vezes não é adequado para o sistema.

Perguntas Frequentes