Операционная система реального времени (RTOS): компоненты, типы, примеры
Натаниэль Брукс
Что такое режим реального времени Operating System (RTOS)?
Операционная система реального времени (RTOS) — это операционная система, предназначенная для обслуживания приложений реального времени, которые обрабатывают данные по мере их поступления, в основном без задержки в буфере. Полная форма RTOS — операционная система реального времени.
В ОСРВ требования ко времени обработки рассчитываются с шагом в десятые доли секунды. Это ограниченная по времени система, которую можно определить как фиксированные временные ограничения. В системе этого типа обработка должна выполняться в рамках заданных ограничений. В противном случае система выйдет из строя.
Зачем использовать RTOS?
Вот важные причины для использования RTOS:
- Он предлагает планирование на основе приоритетов, которое позволяет отделить аналитическую обработку от некритической обработки.
- ОС реального времени предоставляет функции API, которые позволяют сделать код приложения более чистым и компактным.
- Абстрагирование временных зависимостей и проектирование на основе задач приводят к меньшему количеству взаимозависимостей между модулями.
- RTOS предлагает модульную разработку на основе задач, которая позволяет проводить модульное тестирование на основе задач.
- API, основанный на задачах, поощряет модульную разработку, поскольку задача обычно имеет четко определенную роль. Это позволяет дизайнерам/командам работать независимо над своими частями проекта.
- ОСРВ управляется событиями, без потерь времени на обработку события, которое не происходит.
Компоненты ОСРВ
Здесь важны компоненты RTOS
Планировщик: этот компонент RTOS сообщает, в каком порядке могут выполняться задачи, что обычно зависит от приоритета.
Симметричная многопроцессорная обработка (SMP): это ряд различных задач, которые могут обрабатываться RTOS, чтобы можно было выполнять параллельную обработку.
Библиотека функций: это важный элемент RTOS, выступающий в роли интерфейса, помогающего связать код ядра и приложения. Это приложение позволяет отправлять запросы в ядро с помощью библиотеки функций, чтобы приложение могло давать желаемые результаты.
Управление памятью: этот элемент необходим в системе для выделения памяти каждой программе, что является самым важным элементом ОСРВ.
Быстрая задержка отправки: это интервал между завершением задачи, который может быть идентифицирован ОС, и фактическим временем, затраченным потоком, находящимся в очереди готовности, который начал обработку.
Пользовательские объекты данных и классы: Система RTOS использует такие языки программирования, как C или C++, которые должны быть организованы в соответствии с их эксплуатацией.
Типы ОСРВ
Три типа систем RTOS:
Жесткое реальное время
В Hard RTOS крайний срок обрабатывается очень строго, что означает, что данная задача должна начать выполнение в указанное запланированное время и должна быть завершена в течение назначенного времени.
Пример: медицинская система интенсивной терапии, авиационные системы и т. д.
Фирменное реальное время
Эти типы ОСРВ также должны соблюдать сроки. Однако нарушение сроков может не иметь большого влияния, но может вызвать нежелательные последствия, например, значительное снижение качества продукта.
Пример: различные типы мультимедийных приложений.
Мягкое реальное время
Мягкая ОСРВ реального времени, допускает некоторые задержки со стороны Operaсистема тинг. В этом типе ОСРВ для конкретной работы назначается срок, но допустима задержка на небольшое количество времени. Таким образом, этот тип ОСРВ мягко обрабатывает сроки.
Пример: система онлайн-транзакций и система котировок цен на скот.
Термины, используемые в ОСРВ
Вот основные термины, используемые в ОСРВ:
- Задача - Набор связанных задач, которые совместно способны обеспечить некоторую функциональность системы.
- Работа - Задание — это небольшая часть работы, которую можно назначить процессору и которая может требовать или не требовать ресурсов.
- Время выхода на работу – Это время выполнения задания, когда задание становится готовым к выполнению.
- Срок выполнения работы: Это время, необходимое заданию для завершения его выполнения.
- Срок выполнения работы: Пришло время, к которому задание должно завершить свое выполнение.
- Процессоры: Их также называют активными ресурсами. Они важны для выполнения работы.
- Максимум Это допустимое время ответа задания называется его относительным сроком выполнения.
- Время ответа на задание: Это промежуток времени с момента выпуска задания до завершения текущего момента.
- Абсолютный срок: Это относительный срок, который также включает время его выпуска.
Особенности ОСРВ
Вот важные особенности RTOS:
- Занимают очень меньше памяти
- Потребляйте меньше ресурсов
- Время ответа очень предсказуемо
- Непредсказуемая среда
- Ядро сохраняет состояние прерванной задачи и затем определяет, какую задачу следует запустить следующей.
- Ядро восстанавливает состояние задачи и передает управление ЦП для этой задачи.
Факторы выбора ОСРВ
Вот основные факторы, которые необходимо учитывать при выборе RTOS:
- Эффективности: Производительность — наиболее важный фактор, который необходимо учитывать при выборе ОСРВ.
- ПО промежуточного слоя: если в операционной системе реального времени нет поддержки промежуточного программного обеспечения, то возникает проблема длительной интеграции процессов.
- Без ошибок: Системы RTOS не содержат ошибок. Поэтому нет шансов получить ошибку при выполнении задания.
- Использование встроенной системы: Программы RTOS имеют небольшой размер. Поэтому мы широко используем RTOS для встраиваемых систем.
- Максимальное потребление: мы можем добиться максимального потребления с помощью ОСРВ.
- Переключение задач: Shiftвремя выполнения задач очень меньше.
- Уникальные особенности: хорошая стратегия в реальном времени должна быть способной и иметь некоторые дополнительные функции, такие как то, как она работает для выполнения команды, эффективная защита памяти системы и т. д.
- Круглосуточная производительность: RTOS идеально подходит для тех приложений, которым необходимо работать 24/7.
Разница между GPOS и RTOS
Вот важные различия между GPOS и RTOS:
| Общее назначение Operaтинговая система (GPOS) | Реальное время Operaтинговая система (RTOS) |
|---|---|
| Используется для настольных ПК и ноутбуков. | Применяется только к встроенному приложению. |
| Планирование на основе процессов. | Планирование на основе времени, используемое как планирование с циклическим перебором. |
| Задержка прерывания не считается такой важной, как в RTOS. | Задержка прерывания минимальна и измеряется несколькими микросекундами. |
| В системе отсутствует механизм инверсии приоритетов. | Действует механизм инверсии приоритетов. Поэтому он не может быть изменен системой. |
| Работа ядра может быть вытеснена, а может и не быть вытеснена. | Работу ядра можно вытеснить. |
| Инверсия приоритетов остается незамеченной | Никаких гарантий предсказуемости |
Приложения реального времени Operaтинг система
Системы реального времени используются в:
- Система бронирования авиакомпаний.
- Система управления воздушным движением.
- Системы, обеспечивающие немедленное обновление.
- Используется в любой системе, которая предоставляет актуальную и актуальную информацию о ценах на акции.
- Защитные прикладные системы, такие как RADAR.
- Сетевые мультимедийные системы
- Командные системы управления
- Интернет-телефония
- Антиблокировочные тормозные системы
- Сердечный кардиостимулятор
Недостатки ОСРВ
Вот недостатки/минусы использования системы RTOS:
- Система RTOS может одновременно выполнять минимальные задачи и концентрируется только на тех приложениях, которые содержат ошибки, чтобы их можно было избежать.
- RTOS — это система, которая концентрируется на нескольких задачах. Поэтому этим системам действительно сложно выполнять многозадачность.
- Для ОСРВ требуются специальные драйверы, чтобы она могла обеспечить быстрое время отклика на сигналы прерывания, что помогает поддерживать ее скорость.
- ОСРВ использует много ресурсов, что делает эту систему дорогой.
- Задачи с низким приоритетом требуют длительного ожидания, поскольку ОСРВ поддерживает точность выполняемой программы.
- Минимальное переключение задач производится в операционных системах реального времени.
- Он использует сложные алгоритмы, которые трудно понять.
- RTOS использует много ресурсов, которые иногда не подходят для системы.
Резюме
- RTOS — это операционная система, предназначенная для обслуживания приложений реального времени, которые обрабатывают данные по мере их поступления, в основном без задержки буфера.
- Он предлагает планирование на основе приоритетов, которое позволяет отделить аналитическую обработку от некритической обработки.
- Важными компонентами системы RTOS являются: 1) Планировщик, 2) Симметричная многопроцессорная обработка, 3) Библиотека функций, 4) Управление памятью, 5) Быстрая задержка отправки и 6) Пользовательские объекты и классы данных.
- Три типа ОСРВ: 1) жесткое время, 2) мягкое время и 3) твердое время.
- Система RTOS занимает очень меньше памяти и потребляет меньше ресурсов.
- Производительность — наиболее важный фактор, который необходимо учитывать при выборе ОСРВ.
- Общее назначение OperaСистема ting (GPOS) используется для настольных ПК и ноутбуков в режиме реального времени. Operating System (RTOS) применяется только ко встроенному приложению.
- Системы реального времени используются в системе бронирования авиакомпаний, системе управления воздушным движением и т. д.
- Самый большой недостаток RTOS заключается в том, что система концентрируется только на нескольких задачах.
представляет собой набор коррелированной информации, которая записывается на вторичном или энергонезависимом носителе, таком как магнитные диски, оптические диски и ленты. Это метод сбора данных, который используется в качестве средства для ввода и получения вывода из этой программы.
В общем, файл представляет собой последовательность битов, байтов или записей, значение которых определяется создателем файла и пользователем. Каждый файл имеет логическое местоположение для хранения и извлечения.
