Gerçek zamanlı işletim sistemi (RTOS): Bileşenler, Türler, Örnekler

Gerçek Zamanlı Nedir? OperaSistem (RTOS)?

Gerçek zamanlı işletim sistemi (RTOS) çoğunlukla arabellek gecikmesi olmadan, gelen verileri işleyen gerçek zamanlı uygulamalara hizmet etmek için tasarlanmış bir işletim sistemidir. RTOS'un tam biçimi Gerçek zamanlı işletim sistemidir.

Bir RTOS'ta, İşleme süresi gereksinimi saniyenin onda biri artışlarıyla hesaplanır. Sabit zaman kısıtlamaları olarak tanımlanabilen zamana bağlı bir sistemdir. Bu tür bir sistemde, işleme belirtilen kısıtlamalar dahilinde yapılmalıdır. Aksi takdirde sistem başarısız olur.

Neden RTOS kullanmalısınız?

RTOS kullanmanın önemli nedenleri şunlardır:

Analitik işlemleri kritik olmayan işlemlerden ayırmanıza olanak tanıyan önceliğe dayalı planlama sunar.
Gerçek zamanlı işletim sistemi, daha temiz ve daha küçük uygulama koduna izin veren API işlevleri sağlar.
Zamanlama bağımlılıklarının soyutlanması ve göreve dayalı tasarım, modüller arasında daha az karşılıklı bağımlılıkla sonuçlanır.
RTOS, modüler görev tabanlı testlere olanak tanıyan modüler görev tabanlı geliştirme sunar.
Görev tabanlı API, modüler geliştirmeyi bir görev olarak teşvik eder ve genellikle açıkça tanımlanmış bir role sahiptir. Tasarımcıların/ekiplerin projenin kendi bölümleri üzerinde bağımsız çalışmasına olanak tanır.
Bir RTOS, gerçekleşmeyen olay için işlem süresinde zaman kaybı olmaksızın olay odaklıdır

RTOS'un bileşenleri

İşte RTOS'un önemli Bileşenleri

Zamanlayıcı: RTOS'un bu bileşeni, görevlerin genellikle önceliğe dayalı olarak hangi sırayla yürütülebileceğini söyler.

Simetrik Çoklu İşlem (SMP): Paralel işlemenin yapılabilmesi için RTOS tarafından gerçekleştirilebilen çok sayıda farklı görevdir.

İşlev Kütüphanesi: Çekirdek ve uygulama kodunu birbirine bağlamanıza yardımcı olan bir arayüz görevi gören RTOS'un önemli bir öğesidir. Bu uygulama, uygulamanın istenilen sonuçları verebilmesi için istekleri bir fonksiyon kütüphanesi kullanarak Çekirdeğe göndermenizi sağlar.

Bellek Yönetimi: RTOS'un en önemli unsuru olan her programa bellek tahsis etmek için sistemde bu öğeye ihtiyaç vardır.

Hızlı gönderim gecikmesi: İşletim sistemi tarafından tanımlanabilen görevin sonlandırılması ile hazır kuyruğunda bulunan ve işleme başlayan iş parçacığının harcadığı gerçek süre arasındaki süredir.

Kullanıcı tanımlı veri nesneleri ve sınıfları: RTOS sistemi C veya gibi programlama dillerini kullanır C++, bunların işleyişine göre organize edilmesi gerekmektedir.

RTOS Türleri

Üç tür RTOS sistemi şunlardır:

Zor Gerçek Zamanlı

Sabit RTOS'ta son tarih çok sıkı bir şekilde ele alınır; bu, verilen görevin belirlenen zamanlanmış saatte yürütülmeye başlaması ve atanan süre içinde tamamlanması gerektiği anlamına gelir.

Örnek: Tıbbi kritik bakım sistemi, Uçak sistemleri vb.

Firma Gerçek zamanlı

Bu tür RTOS'ların da son teslim tarihlerine uyması gerekir. Ancak son teslim tarihini kaçırmanın büyük bir etkisi olmayabilir ancak ürünün kalitesinde büyük bir düşüş gibi istenmeyen etkilere neden olabilir.

Örnek: Çeşitli Multimedya uygulamaları türleri.

Yumuşak Gerçek Zamanlı

Yumuşak Gerçek zamanlı RTOS, bazı gecikmeleri kabul eder Operating sistemi. Bu tür RTOS'ta belirli bir iş için belirlenmiş bir son tarih vardır ancak küçük bir süre için gecikme kabul edilebilir. Dolayısıyla son teslim tarihleri bu tür RTOS tarafından yumuşak bir şekilde ele alınır.

Örnek: Online İşlem sistemi ve Canlı Hayvan Fiyat Teklif Sistemi.

RTOS'ta kullanılan terimler

RTOS'ta kullanılan temel terimler şunlardır:

Görev - Bazı sistem işlevlerini ortaklaşa sağlayabilen bir dizi ilgili görev.
İş - İş, bir işlemciye atanabilen ve kaynak gerektirebilen veya gerektirmeyen küçük bir iştir.
Bir işin yayınlanma süresi – İşin icraya hazır hale geldiği dönemdir.
Bir işin yapılma süresi: İşin yürütülmesinin tamamlanması için geçen süredir.
Bir işin son tarihi: Bir işin yürütülmesini bitirmesi gereken zamandır.
İşlemciler: Aktif kaynaklar olarak da bilinirler. Bir işin yürütülmesi için önemlidirler.
Maksimum Bu Bir işin izin verilen yanıt süresine göreceli son tarih denir.
Bir işin yanıt süresi: Bir işin serbest bırakılma süresinden, anında bitmesine kadar geçen süredir.
Mutlak son tarih: Bu, yayınlanma süresini de içeren göreceli son tarihtir.

RTOS'un özellikleri

RTOS'un önemli özellikleri şunlardır:

Çok daha az hafıza kaplar
Daha az kaynak tüketin
Tepki süreleri oldukça öngörülebilir
Tahmin edilemeyen ortam
Çekirdek, kesintiye uğrayan görev reklamının durumunu kaydeder ve ardından hangi görevin çalıştırılması gerektiğini belirler.
Çekirdek, görevin durumunu geri yükler ve bu görev için CPU'nun kontrolünü aktarır.

RTOS seçimine ilişkin faktörler

RTOS'u seçerken dikkate almanız gereken temel faktörler şunlardır:

Performans: Performans, RTOS seçerken dikkate alınması gereken en önemli faktördür.
Middleware: Gerçek zamanlı işletim sisteminde ara yazılım desteği yoksa, süreçlerin zaman alan entegrasyonu sorunu ortaya çıkar.
Hatasız: RTOS sistemleri hatasızdır. Bu nedenle görevi gerçekleştirirken hata alma şansınız yoktur.
Gömülü sistem kullanımı: RTOS programları küçük boyutludur. Bu nedenle gömülü sistemler için yaygın olarak RTOS kullanıyoruz.
Maksimum Tüketim: RTOS'un yardımıyla maksimum Tüketime ulaşabiliriz.
Görev değiştirme: ShiftGörevlerin süresi çok azdır.
Benzersiz özellikler: İyi bir RTS yetenekli olmalı ve bir komutu yürütmek için nasıl çalıştığı, sistem belleğinin etkili bir şekilde korunması vb. gibi bazı ekstra özelliklere sahip olmalıdır.
24/7 performans: RTOS, 24/7 çalıştırılması gereken uygulamalar için idealdir.

GPOS ve RTOS arasındaki fark

GPOS ve RTOS arasındaki önemli farklar şunlardır:

Genel amaçlı OperaZamanlama Sistemi (GPOS)	Canlı Teknik Destek OperaZamanlama Sistemi (RTOS)
Masaüstü PC ve dizüstü bilgisayar için kullanılır.	Yalnızca gömülü uygulamaya uygulanır.
Süreç bazlı Çizelgeleme.	Sırayla zamanlama gibi kullanılan zamana dayalı zamanlama.
Kesinti gecikmesi RTOS'taki kadar önemli sayılmaz.	Kesinti gecikmesi minimum düzeydedir ve birkaç mikrosaniyede ölçülür.
Sistemde herhangi bir öncelik değiştirme mekanizması mevcut değildir.	Önceliği tersine çevirme mekanizması günceldir. Yani sistem tarafından değiştirilemez.
Çekirdeğin işlemi öncelikli olabilir veya olmayabilir.	Çekirdeğin işlemi önlenebilir.
Önceliğin tersine çevrilmesi fark edilmeden kalır	Öngörülebilirlik garantisi yok

Gerçek Zamanlı Uygulamalar OperaZamanlama Sistemi

Gerçek zamanlı sistemler şu alanlarda kullanılır:

Havayolları rezervasyon sistemi.
Hava trafik kontrol sistemi.
Anında güncelleme sağlayan sistemler.
Hisse senedi fiyatları hakkında güncel ve dakika bilgi sağlayan herhangi bir sistemde kullanılır.
RADAR gibi savunma uygulama sistemleri.
Ağ Bağlantılı Multimedya Sistemleri
Komuta Kontrol Sistemleri
İnternet Telefonu
Kilitlenmeyi Önleyici Fren Sistemleri
Kalp pilleri

RTOS'un dezavantajları

RTOS sistemini kullanmanın dezavantajları/eksileri şunlardır:

RTOS sistemi minimum görevleri bir arada çalıştırabilir ve yalnızca hata içeren uygulamalara odaklanarak hatalardan kaçınabilir.
RTOS, birkaç göreve odaklanan sistemdir. Dolayısıyla bu sistemlerin çoklu görev yapması gerçekten zordur.
RTOS'un kesinti sinyallerine hızlı tepki süresi sunabilmesi ve hızının korunmasına yardımcı olabilmesi için özel sürücüler gereklidir.
RTOS tarafından bol miktarda kaynak kullanılıyor ve bu da bu sistemi pahalı hale getiriyor.
RTOS yürütülmekte olan programın doğruluğunu koruduğu için düşük önceliğe sahip görevlerin uzun süre beklemesi gerekir.
Gerçek zamanlı işletim sistemlerinde minimum görev değişimi yapılır.
Anlaşılması zor, karmaşık algoritmalar kullanıyor.
RTOS, bazen sistem için uygun olmayan çok sayıda kaynak kullanır.

ÖZET

RTOS, gelen verileri çoğunlukla arabellek gecikmesi olmadan işleyen gerçek zamanlı uygulamalara hizmet vermeyi amaçlayan bir işletim sistemidir.
Analitik işlemleri kritik olmayan işlemlerden ayırmanıza olanak tanıyan önceliğe dayalı planlama sunar.
RTOS sisteminin önemli bileşenleri şunlardır: 1) Zamanlayıcı, 2) Simetrik Çoklu İşlem, 3) İşlev Kitaplığı, 4) Bellek Yönetimi, 5) Hızlı dağıtım gecikmesi ve 6) Kullanıcı tanımlı veri nesneleri ve sınıfları
Üç tür RTOS vardır: 1) Zor zaman 2) Yumuşak zaman ve 3) Kesin zaman
RTOS sistemi çok daha az bellek kaplar ve daha az kaynak tüketir
Performans, RTOS seçerken dikkate alınması gereken en önemli faktördür.
Genel amaçlı Operating Sistemi (GPOS) masaüstü bilgisayar ve dizüstü bilgisayar için kullanılırken Gerçek Zamanlı Operating Sistemi (RTOS) yalnızca gömülü uygulamaya uygulanır.
Havayolu rezervasyon sistemi, Hava trafik kontrol sistemi vb. sistemlerde gerçek zamanlı sistemler kullanılmaktadır.
RTOS'un en büyük dezavantajı sistemin yalnızca birkaç göreve yoğunlaşmasıdır.

manyetik diskler, optik diskler ve bantlar gibi ikincil veya kalıcı depolama birimlerine kaydedilen ilişkili bilgilerin bir koleksiyonudur. Bir programa girdi vermek ve çıktı almak için bir araç olarak kullanılan bir veri toplama yöntemidir.

Genel olarak bir dosya, anlamı dosya oluşturucusu ve kullanıcı tarafından tanımlanan bir bit, bayt veya kayıt dizisidir. Her Dosyanın, depolama ve erişim için yerleştirildiği mantıksal bir konumu vardır.