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

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

Sistema operacional em tempo real (RTOS) é um sistema operacional destinado a atender aplicativos em tempo real que processam dados à medida que chegam, principalmente sem atraso de buffer. A forma completa do RTOS é o sistema operacional em tempo real.

Em um RTOS, os requisitos de tempo de processamento são calculados em incrementos de tempo de décimos de segundo. É um sistema com limite de tempo que pode ser definido como restrições de tempo fixo. Neste tipo de sistema, o processamento deve ser feito dentro das restrições especificadas. Caso contrário, o sistema falhará.

Por que usar um RTOS?

Aqui estão razões importantes para usar 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 aplicativo mais limpo e menor.
Abstrair as dependências de tempo e o design baseado em tarefas resulta em menos interdependências entre os módulos.
O RTOS oferece desenvolvimento modular baseado em tarefas, o que permite testes modulares baseados em tarefas.
A API baseada em tarefas incentiva o desenvolvimento modular como uma tarefa que normalmente terá uma função claramente definida. Ele permite que designers/equipes trabalhem de forma independente em suas partes do projeto.
Um RTOS é orientado a eventos, sem perda de tempo de processamento para o evento que não ocorre

Componentes do RTOS

Aqui, são importantes componentes do RTOS

O Agendador: Este componente do RTOS informa em qual ordem as tarefas podem ser executadas, o que geralmente é baseado na prioridade.

Multiprocessamento Simétrico (SMP): São várias tarefas diferentes que podem ser tratadas pelo RTOS para que o processamento paralelo possa ser feito.

Biblioteca de funções: é um elemento importante do RTOS que atua como uma interface que ajuda você a conectar o kernel e o código do aplicativo. Esta aplicação permite enviar as requisições ao Kernel utilizando uma biblioteca de funções para que a aplicação possa dar os resultados desejados.

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

Latência de despacho rápido: é um intervalo entre o término da tarefa que pode ser identificada pelo SO e o tempo real gasto pela thread, que está na fila de prontos, que iniciou o processamento.

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

Tipos de RTOS

Três tipos de sistemas RTOS são:

Tempo real difícil

No Hard RTOS, o prazo é tratado de forma muito estrita, o que significa que determinada tarefa deve começar a ser executada no horário programado especificado e deve ser concluída dentro do tempo atribuído.

Exemplo: sistema de cuidados médicos intensivos, sistemas de aeronaves, etc.

Firme em tempo real

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

Exemplo: Vários tipos de aplicações multimídia.

Tempo real suave

Soft Real time RTOS, aceita alguns atrasos pelo Operasistema de ajuste. Neste tipo de RTOS, existe um prazo atribuído para um trabalho específico, mas um atraso por um pequeno período de tempo é aceitável. Portanto, os prazos são tratados com suavidade por esse tipo de RTOS.

Exemplo: Sistema de Transação Online e Sistema de Cotação de Preços de Pecuária.

Termos usados no RTOS

Aqui estão os termos essenciais usados no RTOS:

Tarefa - Um conjunto de tarefas relacionadas que, em conjunto, são capazes de fornecer algumas funcionalidades do sistema.
Trabalho - 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 do trabalho em que o trabalho fica pronto para execução.
Tempo de execução de um job: É o tempo que o trabalho leva para terminar sua execução.
Prazo de um trabalho: É o momento em que um trabalho deve terminar a sua execução.
processadores: Eles também são conhecidos como recursos ativos. Eles são importantes para a execução de um trabalho.
Máximo É o o tempo de resposta permitido de um trabalho é chamado de prazo relativo.
Tempo de resposta de um trabalho: É o período de tempo desde o momento de liberação de uma tarefa até o momento em que o instante termina.
Prazo absoluto: Este é o prazo relativo, que inclui também o tempo de lançamento.

Recursos do RTOS

Aqui estão recursos importantes do RTOS:

Ocupa muito menos memória
Consumir menos recursos
Os tempos de resposta são altamente previsíveis
Ambiente imprevisível
O Kernel salva o estado do anúncio de tarefa interrompida e 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 para selecionar o RTOS:

Desempenho: O desempenho é o fator mais importante a ser considerado ao selecionar um RTOS.
middleware: se não houver suporte de middleware no sistema operacional em tempo real, ocorre o problema da integração demorada dos processos.
Sem erros: Os sistemas RTOS estão livres de erros. Portanto, não há chance de obter um erro durante a execução da tarefa.
Uso do sistema incorporado: Os programas do RTOS são de tamanho pequeno. Portanto, usamos amplamente o RTOS para sistemas embarcados.
Consumo Máximo: podemos atingir o consumo máximo com a ajuda do RTOS.
Mudança de tarefas: Shifto tempo de execução das tarefas é muito menor.
Características únicas: Um bom RTS deve ser capaz, e possui alguns recursos extras como como ele opera para executar um comando, proteção eficiente da memória do sistema, etc.
Desempenho 24 horas por dia, 7 dias por semana: RTOS é ideal para aqueles aplicativos que precisam ser executados 24 horas por dia, 7 dias por semana.

Diferença entre em GPOS e RTOS

Aqui estão diferenças importantes entre GPOS e RTOS:

Propósito geral OperaSistema de configuração (GPOS)	Em tempo real Operasistema de configuração (RTOS)
É usado para PC desktop e laptop.	Ele é aplicado apenas ao aplicativo incorporado.
Agendamento baseado em processo.	A programação baseada no tempo é usada como a programação round-robin.
A latência de interrupção não é considerada tão importante quanto no RTOS.	O atraso de interrupção é mínimo, medido em alguns microssegundos.
Nenhum mecanismo de inversão de prioridade está presente no sistema.	O mecanismo de inversão de prioridades é atual. Portanto, não pode ser modificado pelo sistema.
A operação do kernel pode ou não ser interrompida.	A operação do kernel pode ser interrompida.
A inversão de prioridades passa despercebida	Sem garantias de previsibilidade

Aplicações de Tempo Real OperaSistema de Ting

Sistemas em tempo real são usados em:

Sistema de reservas de companhias aéreas.
Sistema de controle de tráfego aéreo.
Sistemas que fornecem atualização imediata.
Utilizado em qualquer sistema que forneça informações atualizadas e minuciosas sobre os preços das ações.
Sistemas de aplicação de defesa como RADAR.
Sistemas multimídia em rede
Sistemas de controle de comando
Telefonia via Internet
Sistemas de freio antibloqueio
Marcapasso cardíaco

Desvantagens do RTOS

Aqui estão as desvantagens/contras do uso do sistema RTOS:

O sistema RTOS pode executar tarefas mínimas em conjunto e concentra-se apenas nos aplicativos que contêm erros para poder evitá-los.
RTOS é o sistema que se concentra em algumas tarefas. Portanto, é realmente difícil para esses sistemas realizarem multitarefas.
Drivers específicos são necessários para o RTOS para que ele possa oferecer rápido tempo de resposta aos sinais de interrupção, o que ajuda a manter sua velocidade.
Muitos recursos são utilizados pelo RTOS, o que torna este sistema caro.
As tarefas que possuem baixa prioridade precisam esperar muito tempo, pois o RTOS mantém a precisão do programa que está em execução.
A alternância mínima de tarefas é feita em sistemas operacionais em tempo real.
Ele usa algoritmos complexos que são difíceis de entender.
O RTOS utiliza muitos recursos, que às vezes não são adequados para o sistema.

Resumo

RTOS é um sistema operacional destinado a atender aplicativos em tempo real que processam dados à medida que chegam, principalmente sem atraso de buffer.
Oferece agendamento baseado em prioridade, o que permite separar o processamento analítico do processamento não crítico.
Componentes importantes do sistema RTOS são: 1) O Agendador, 2) Multiprocessamento Simétrico, 3) Biblioteca de Funções, 4) Gerenciamento de Memória, 5) Latência de despacho rápido e 6) Objetos e classes de dados definidos pelo usuário
Três tipos de RTOS são 1) Tempo difícil 2) Tempo suave e 3) Tempo firme
O sistema RTOS ocupa muito menos memória e consome menos recursos
O desempenho é o fator mais importante a ser considerado ao selecionar um RTOS.
Propósito geral OperaO sistema de configuração (GPOS) é usado para PCs desktop e laptop enquanto o tempo real Operating System (RTOS) aplicado apenas ao aplicativo incorporado.
Sistemas em tempo real são usados em sistemas de reservas de companhias aéreas, sistemas de controle de tráfego aéreo, etc.
A maior desvantagem do RTOS é que o sistema se concentra apenas em algumas tarefas.

é uma coleção de informações correlacionadas que são registradas em armazenamento secundário ou não volátil, como discos magnéticos, discos ópticos e fitas. É um método de coleta de dados usado como meio para fornecer informações e receber resultados desse programa.

Em geral, um arquivo é uma sequência de bits, bytes ou registros cujo significado é definido pelo criador e usuário do arquivo. Cada arquivo possui um local lógico onde estão localizados para armazenamento e recuperação.

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