Операційна система реального часу (RTOS): компоненти, типи, приклади
Натаніель Брукс
Що таке реальний час Operating System (RTOS)?
Операційна система реального часу (RTOS) це операційна система, призначена для обслуговування додатків у режимі реального часу, які обробляють дані, щойно вони надходять, переважно без затримки буфера. Повною формою RTOS є операційна система реального часу.
У RTOS вимоги до часу обробки обчислюються з кроком у десяті долі секунди. Це обмежена за часом система, яку можна визначити як фіксовані часові обмеження. У системі цього типу обробка повинна виконуватися в межах заданих обмежень. Інакше система дасть збій.
Навіщо використовувати RTOS?
Ось важливі причини використання RTOS:
- Він пропонує планування на основі пріоритетів, що дозволяє відокремити аналітичну обробку від некритичної обробки.
- ОС у режимі реального часу надає функції API, які дозволяють чистіший і менший код програми.
- Абстрагування часових залежностей і дизайн на основі завдань призводить до меншої кількості взаємозалежностей між модулями.
- RTOS пропонує модульну розробку на основі завдань, що дозволяє проводити тестування на основі модульних завдань.
- API на основі завдань заохочує модульну розробку як завдання, яке зазвичай має чітко визначену роль. Це дозволяє дизайнерам/командам самостійно працювати над своїми частинами проекту.
- RTOS керується подіями без втрати часу на обробку події, яка не відбулася
Компоненти ОСРВ
Тут важливий компонент ОСРВ
Планувальник: Цей компонент ОСРВ повідомляє, у якому порядку можна виконувати завдання, що зазвичай базується на пріоритеті.
Симетрична багатопроцесорна обробка (SMP): Це кілька різних завдань, які можуть виконуватися ОСРВ, щоб можна було виконувати паралельну обробку.
Функція бібліотеки: це важливий елемент RTOS, який діє як інтерфейс, який допомагає вам підключити ядро та код програми. Ця програма дозволяє надсилати запити до ядра за допомогою бібліотеки функцій, щоб програма могла надати бажані результати.
Управління пам'яттю: цей елемент необхідний у системі для виділення пам’яті кожній програмі, що є найважливішим елементом RTOS.
Швидка затримка відправки: це інтервал між завершенням завдання, який може ідентифікувати ОС, і фактичним часом, витраченим потоком, який знаходиться в черзі готовності, який почав обробку.
Визначені користувачем об’єкти та класи даних: система RTOS використовує такі мови програмування, як C або C++, які повинні бути організовані відповідно до їх функціонування.
Типи ОСРВ
Три типи систем RTOS:
Жорсткий режим реального часу
У Hard RTOS крайній термін обробляється дуже суворо, що означає, що дане завдання має почати виконуватися у визначений запланований час і має бути завершено протягом призначеного часу.
Приклад: медична система реанімації, системи літака тощо.
Фірма Реальний час
Ці типи ОСРВ також повинні дотримуватися термінів. Однак пропуск терміну може не мати великого впливу, але може спричинити небажані наслідки, наприклад, значне зниження якості продукту.
Приклад: різні типи мультимедійних програм.
М'який режим реального часу
М'яка RTOS реального часу, допускає деякі затримки Operaсистема тингу. У цьому типі RTOS для конкретної роботи призначено кінцевий термін, але допустима затримка на невеликий проміжок часу. Отже, терміни обробляються м’яко цим типом ОСРВ.
Приклад: система онлайн-транзакцій і система котирування цін на худобу.
Терміни, що використовуються в ОСРВ
Ось основні терміни, які використовуються в ОСРВ:
- Завдання – Набір пов’язаних завдань, які спільно можуть забезпечити певну функціональність системи.
- Робота – Завдання — це невелика частина роботи, яку можна призначити процесору, яка може вимагати або не потребувати ресурсів.
- Час звільнення роботи – Це час роботи, коли робота стає готовою до виконання.
- Термін виконання роботи: Роботі потрібен час, щоб завершити її виконання.
- Термін виконання роботи: Це час, до якого робота повинна закінчити своє виконання.
- Процесори: Вони також відомі як активні ресурси. Вони важливі для виконання роботи.
- Максимум Це допустимий час відповіді на роботу називається її відносним терміном.
- Час реагування на завдання: Це проміжок часу від часу випуску завдання до завершення миттєвого завершення.
- Абсолютний термін: Це відносний термін, який також включає час його випуску.
Особливості ОСРВ
Ось важливі функції RTOS:
- Займають дуже мало пам'яті
- Споживайте менше ресурсів
- Час відповіді дуже передбачуваний
- Непередбачуване середовище
- Ядро зберігає стан оголошення перерваного завдання, а потім визначає, яке завдання слід запустити наступним.
- Ядро відновлює стан завдання та передає керування ЦП для цього завдання.
Фактори вибору ОСРВ
Ось основні фактори, які потрібно враховувати при виборі ОСРВ:
- продуктивність: Продуктивність є найважливішим фактором, який необхідно враховувати при виборі ОСРВ.
- проміжне: якщо в операційній системі реального часу немає підтримки проміжного ПЗ, виникає проблема інтеграції процесів за часом.
- Без помилок: системи RTOS не містять помилок. Таким чином, немає шансів отримати помилку під час виконання завдання.
- Використання вбудованої системи: Програми ОСРВ мають невеликий розмір. Тому ми широко використовуємо RTOS для вбудованих систем.
- Максимальне споживання: ми можемо досягти максимального споживання за допомогою RTOS.
- Перенесення завдань: Shiftчас виконання завдань дуже короткий.
- унікальні особливості: Хороший RTS має бути здатний, і він має деякі додаткові функції, наприклад, як він працює для виконання команд, ефективний захист пам’яті системи тощо.
- Результати 24/7: RTOS ідеально підходить для тих додатків, які потребують роботи 24/7.
Різниця між GPOS і RTOS
Ось важливі відмінності між GPOS і RTOS:
| Головна мета Operaсистема ting (GPOS) | реального часу Operaсистема ting (RTOS) |
|---|---|
| Використовується для настільних ПК і ноутбуків. | Він застосовується лише до вбудованої програми. |
| Планування на основі процесів. | Планування на основі часу використовується як циклічне планування. |
| Затримка переривання не вважається такою важливою, як в ОСРВ. | Затримка переривання є мінімальною, яка вимірюється кількома мікросекундами. |
| У системі відсутній механізм інверсії пріоритетів. | Механізм інверсії пріоритету поточний. Тому система не може його змінити. |
| Операція ядра може бути або не мати пріоритету. | Операцію ядра можна випередити. |
| Інверсія пріоритетів залишається непоміченою | Жодних гарантій передбачуваності |
Застосування реального часу Operating System
Системи реального часу використовуються в:
- Система бронювання авіакомпаній.
- Система управління повітряним рухом.
- Системи, що забезпечують негайне оновлення.
- Використовується в будь-якій системі, яка надає актуальну й детальну інформацію про ціни акцій.
- Системи оборонних прикладних програм, такі як RADAR.
- Мережеві мультимедійні системи
- Командні системи управління
- Інтернет-телефонія
- Антиблокувальні гальмівні системи
- Кардіостимулятор
Недоліки RTOS
Ось недоліки/мінуси використання системи RTOS:
- Система RTOS може виконувати мінімальні завдання разом, і вона концентрується лише на тих програмах, які містять помилки, щоб уникнути їх.
- RTOS — це система, яка зосереджена на кількох завданнях. Таким чином, цим системам дуже важко виконувати багатозадачність.
- Спеціальні драйвери потрібні для RTOS, щоб він міг запропонувати швидкий час відгуку на сигнали переривання, що допомагає підтримувати його швидкість.
- ОСРВ використовує багато ресурсів, що робить цю систему дорогою.
- Завдання з низьким пріоритетом потребують тривалого очікування, оскільки ОСРВ підтримує точність програми, яка виконується.
- Мінімальне перемикання завдань здійснюється в операційних системах реального часу.
- Він використовує складні алгоритми, які важко зрозуміти.
- RTOS використовує багато ресурсів, які іноді не підходять для системи.
Підсумки
- RTOS — це операційна система, призначена для обслуговування додатків у режимі реального часу, які обробляють дані, щойно вони надходять, переважно без затримки буфера.
- Він пропонує планування на основі пріоритетів, що дозволяє відокремити аналітичну обробку від некритичної обробки.
- Важливими компонентами системи ОСРВ є: 1) Планувальник, 2) Симетрична багатопроцесорна обробка, 3) Бібліотека функцій, 4) Керування пам’яттю, 5) Швидка затримка відправки та 6) Визначені користувачем об’єкти та класи даних
- Три типи ОСРВ: 1) важкий час, 2) м’який час і 3) надійний час
- Системи RTOS займають дуже мало пам'яті та споживають менше ресурсів
- Продуктивність є найважливішим фактором, який необхідно враховувати при виборі ОСРВ.
- Головна мета OperaСистема ting (GPOS) використовується для настільних ПК і ноутбуків у режимі реального часу Operating System (RTOS) застосовується лише до вбудованої програми.
- Системи реального часу використовуються в системі бронювання авіакомпаній, системі управління повітряним рухом тощо.
- Найбільшим недоліком RTOS є те, що система зосереджена лише на кількох завданнях.
це набір корельованої інформації, яка записана на вторинному або енергонезалежному сховищі, наприклад на магнітних дисках, оптичних дисках і стрічках. Це метод збору даних, який використовується як засіб для введення та отримання вихідних даних від цієї програми.
Загалом, файл — це послідовність бітів, байтів або записів, значення яких визначається автором і користувачем файлу. Кожен файл має логічне місце розташування для зберігання та пошуку.
