Hệ điều hành thời gian thực (RTOS): Thành phần, Loại, Ví dụ

Thời gian thực là gì OperaHệ thống ting (RTOS)?

Hệ điều hành thời gian thực (RTOS) là một hệ điều hành được thiết kế để phục vụ ứng dụng thời gian thực xử lý dữ liệu khi dữ liệu đến, hầu như không có độ trễ bộ đệm. RTOS là hệ điều hành thời gian thực.

Trong RTOS, yêu cầu về thời gian xử lý được tính theo gia số phần mười giây của thời gian. Đây là hệ thống bị ràng buộc về thời gian có thể được định nghĩa là các ràng buộc thời gian cố định. Trong loại hệ thống này, quá trình xử lý phải được thực hiện bên trong các ràng buộc đã chỉ định. Nếu không, hệ thống sẽ bị lỗi.

Tại sao nên sử dụng RTOS?

Dưới đây là những lý do quan trọng để sử dụng RTOS:

Nó cung cấp khả năng lập lịch dựa trên mức độ ưu tiên, cho phép bạn tách biệt quá trình xử lý phân tích khỏi quá trình xử lý không quan trọng.
Hệ điều hành thời gian thực cung cấp các chức năng API cho phép mã ứng dụng sạch hơn và nhỏ hơn.
Việc trừu tượng hóa các phụ thuộc về thời gian và thiết kế dựa trên nhiệm vụ dẫn đến ít phụ thuộc lẫn nhau hơn giữa các mô-đun.
RTOS cung cấp sự phát triển dựa trên nhiệm vụ theo mô-đun, cho phép thử nghiệm dựa trên nhiệm vụ theo mô-đun.
API dựa trên nhiệm vụ khuyến khích phát triển mô-đun như một nhiệm vụ, thường sẽ có vai trò được xác định rõ ràng. Nó cho phép các nhà thiết kế/nhóm làm việc độc lập trên các phần của dự án.
RTOS được điều khiển theo sự kiện mà không lãng phí thời gian về thời gian xử lý cho sự kiện không xảy ra

Các thành phần của RTOS

Đây là thành phần quan trọng của RTOS

Người lập lịch: Thành phần này của RTOS cho biết thứ tự các tác vụ có thể được thực thi thường dựa trên mức độ ưu tiên.

Đa xử lý đối xứng (SMP): Đó là một số nhiều tác vụ khác nhau có thể được RTOS xử lý để có thể thực hiện xử lý song song.

Thư viện hàm: Đây là một thành phần quan trọng của RTOS, hoạt động như một giao diện giúp bạn kết nối kernel và mã ứng dụng. Ứng dụng này cho phép bạn gửi yêu cầu đến Kernel bằng thư viện hàm để ứng dụng có thể đưa ra kết quả mong muốn.

Quản lý bộ nhớ: phần tử này cần thiết trong hệ thống để phân bổ bộ nhớ cho mọi chương trình, đây là phần tử quan trọng nhất của RTOS.

Độ trễ gửi nhanh: Đó là khoảng thời gian giữa việc chấm dứt tác vụ mà hệ điều hành có thể xác định và thời gian thực tế được thực hiện bởi luồng, nằm trong hàng đợi sẵn sàng, đã bắt đầu xử lý.

Các đối tượng và lớp dữ liệu do người dùng định nghĩa: Hệ thống RTOS sử dụng các ngôn ngữ lập trình như C hoặc C++, cần được tổ chức theo hoạt động của chúng.

Các loại RTOS

Ba loại hệ thống RTOS là:

Thời gian thực khó khăn

Trong Hard RTOS, thời hạn được xử lý rất nghiêm ngặt, nghĩa là nhiệm vụ nhất định phải bắt đầu thực hiện theo thời gian đã lên lịch cụ thể và phải hoàn thành trong khoảng thời gian được giao.

Ví dụ: Hệ thống chăm sóc y tế quan trọng, hệ thống máy bay, v.v.

Công ty Thời gian thực

Những loại RTOS này cũng cần phải tuân theo thời hạn. Tuy nhiên, việc trễ thời hạn có thể không ảnh hưởng lớn nhưng có thể gây ra những ảnh hưởng không mong muốn, chẳng hạn như chất lượng sản phẩm bị giảm đi rất nhiều.

Ví dụ: Các loại ứng dụng Đa phương tiện.

Thời gian thực mềm

RTOS thời gian thực mềm, chấp nhận một số độ trễ bởi Operahệ thống ting. Trong loại RTOS này, có thời hạn được ấn định cho một công việc cụ thể nhưng có thể chấp nhận được sự chậm trễ trong một khoảng thời gian nhỏ. Vì vậy, thời hạn được loại RTOS này xử lý nhẹ nhàng.

Ví dụ: Hệ thống giao dịch trực tuyến và Hệ thống báo giá chăn nuôi.

Các thuật ngữ được sử dụng trong RTOS

Dưới đây là những thuật ngữ thiết yếu được sử dụng trong RTOS:

Nhiệm vụ - Một tập hợp các nhiệm vụ liên quan có thể cùng nhau cung cấp một số chức năng của hệ thống.
Công việc - Công việc là một phần công việc nhỏ có thể được giao cho bộ xử lý và công việc đó có thể yêu cầu hoặc không yêu cầu tài nguyên.
Thời gian giải phóng công việc – Đó là thời điểm công việc sẵn sàng được thực hiện.
Thời gian thực hiện một công việc: Đó là thời gian để công việc hoàn thành việc thực hiện nó.
Hạn chót của công việc: Đã đến lúc một công việc phải kết thúc việc thực hiện nó.
Bộ vi xử lý: Chúng còn được gọi là tài nguyên hoạt động. Chúng rất quan trọng để thực hiện một công việc.
Tối đa Đó là thời gian đáp ứng cho phép của một công việc được gọi là thời hạn tương đối của nó.
Thời gian đáp ứng của một công việc: Đó là một khoảng thời gian tính từ thời điểm phát hành một công việc cho đến khi thời điểm kết thúc.
Thời hạn tuyệt đối: Đây là thời hạn tương đối, bao gồm cả thời gian phát hành.

Tính năng của RTOS

Dưới đây là các tính năng quan trọng của RTOS:

Chiếm rất ít bộ nhớ
Tiêu thụ ít tài nguyên hơn
Thời gian phản hồi rất có thể dự đoán được
Môi trường không thể đoán trước
Kernel lưu trạng thái của quảng cáo tác vụ bị gián đoạn, sau đó xác định tác vụ nào sẽ chạy tiếp theo.
Kernel khôi phục trạng thái của tác vụ và chuyển quyền kiểm soát CPU cho tác vụ đó.

Các yếu tố để lựa chọn RTOS

Dưới đây là những yếu tố cần thiết mà bạn cần cân nhắc khi chọn RTOS:

HIỆU QUẢ: Hiệu suất là yếu tố quan trọng nhất cần được xem xét khi lựa chọn RTOS.
middleware: nếu không có hỗ trợ phần mềm trung gian trong hệ điều hành Thời gian thực thì sẽ xảy ra sự cố tích hợp các quy trình mất nhiều thời gian.
Không có lỗi: Hệ thống RTOS không có lỗi. Vì vậy, không có khả năng xảy ra lỗi khi thực hiện nhiệm vụ.
Sử dụng hệ thống nhúng: Các chương trình của RTOS có kích thước nhỏ. Vì vậy chúng tôi sử dụng rộng rãi RTOS cho các hệ thống nhúng.
Mức tiêu thụ tối đa: chúng ta có thể đạt được mức tiêu thụ tối đa với sự trợ giúp của RTOS.
Chuyển đổi nhiệm vụ: Shiftthời gian thực hiện các nhiệm vụ là rất ít.
Tính năng độc đáo: Một RTS tốt phải có khả năng hoạt động và nó có một số tính năng bổ sung như cách thức hoạt động để thực thi lệnh, bảo vệ hiệu quả bộ nhớ của hệ thống, v.v.
Hiệu suất 24/7: RTOS lý tưởng cho những ứng dụng yêu cầu chạy 24/7.

Sự khác biệt giữa GPOS và RTOS

Dưới đây là những khác biệt quan trọng giữa GPOS và RTOS:

Mục đích chung OperaHệ thống ting (GPOS)	Real-Time OperaHệ thống ting (RTOS)
Nó được sử dụng cho máy tính để bàn và máy tính xách tay.	Nó chỉ được áp dụng cho ứng dụng nhúng.
Lập lịch trình dựa trên quy trình.	Lập lịch dựa trên thời gian được sử dụng giống như lập lịch vòng tròn.
Độ trễ ngắt không được coi là quan trọng như trong RTOS.	Độ trễ ngắt là tối thiểu, được đo bằng vài micro giây.
Không có cơ chế đảo ngược ưu tiên nào có trong hệ thống.	Cơ chế đảo ngược ưu tiên hiện có. Vì vậy nó không thể được sửa đổi bởi hệ thống.
Hoạt động của hạt nhân có thể được ưu tiên hoặc không.	Hoạt động của hạt nhân có thể được ưu tiên.
Đảo ngược ưu tiên vẫn không được chú ý	Không có đảm bảo về khả năng dự đoán

Ứng dụng của thời gian thực Operahệ thống ting

Hệ thống thời gian thực được sử dụng trong:

Hệ thống đặt chỗ của các hãng hàng không.
Hệ thống kiểm soát không lưu.
Hệ thống cung cấp cập nhật ngay lập tức.
Được sử dụng trong bất kỳ hệ thống nào cung cấp thông tin cập nhật từng phút về giá cổ phiếu.
Hệ thống ứng dụng phòng thủ như RADAR.
Hệ thống đa phương tiện nối mạng
Hệ thống điều khiển lệnh
Điện thoại Internet
Hệ thống chống bó cứng phanh
Máy tạo nhịp tim

Nhược điểm của RTOS

Dưới đây là những hạn chế/nhược điểm của việc sử dụng hệ thống RTOS:

Hệ thống RTOS có thể chạy các tác vụ tối thiểu cùng nhau và chỉ tập trung vào những ứng dụng có lỗi để có thể tránh được.
RTOS là hệ thống tập trung vào một số nhiệm vụ. Vì vậy, thực sự rất khó để các hệ thống này thực hiện đa tác vụ.
Cần có các trình điều khiển cụ thể cho RTOS để nó có thể cung cấp thời gian phản hồi nhanh đối với các tín hiệu bị gián đoạn, giúp duy trì tốc độ của nó.
RTOS sử dụng rất nhiều tài nguyên, khiến hệ thống này trở nên đắt đỏ.
Các tác vụ có mức độ ưu tiên thấp cần phải chờ trong một thời gian dài vì RTOS duy trì tính chính xác của chương trình đang được thực thi.
Chuyển đổi nhiệm vụ tối thiểu được thực hiện trong hệ điều hành thời gian thực.
Nó sử dụng các thuật toán phức tạp và khó hiểu.
RTOS sử dụng nhiều tài nguyên, đôi khi không phù hợp với hệ thống.

Tổng kết

RTOS là hệ điều hành được thiết kế để phục vụ các ứng dụng thời gian thực, xử lý dữ liệu ngay khi nhận được, hầu như không có độ trễ bộ đệm.
Nó cung cấp khả năng lập lịch dựa trên mức độ ưu tiên, cho phép bạn tách biệt quá trình xử lý phân tích khỏi quá trình xử lý không quan trọng.
Các thành phần quan trọng của hệ thống RTOS là: 1) Bộ lập lịch, 2) Đa xử lý đối xứng, 3) Thư viện chức năng, 4) Quản lý bộ nhớ, 5) Độ trễ gửi nhanh và 6) Các đối tượng và lớp dữ liệu do người dùng xác định
Ba loại RTOS là 1) Thời gian cứng 2) Thời gian mềm và 3) Thời gian vững chắc
Hệ thống RTOS chiếm rất ít bộ nhớ và tiêu tốn ít tài nguyên hơn
Hiệu suất là yếu tố quan trọng nhất cần được xem xét khi lựa chọn RTOS.
Mục đích chung OperaHệ thống ting (GPOS) được sử dụng cho máy tính để bàn và máy tính xách tay trong khi Thời gian thực OperaHệ thống ting (RTOS) chỉ áp dụng cho ứng dụng nhúng.
Hệ thống thời gian thực được sử dụng trong hệ thống đặt chỗ của hãng hàng không, hệ thống kiểm soát không lưu, v.v.
Hạn chế lớn nhất của RTOS là hệ thống chỉ tập trung vào một số nhiệm vụ.

là tập hợp các thông tin tương quan được ghi trên bộ lưu trữ thứ cấp hoặc cố định như đĩa từ, đĩa quang và băng. Nó là một phương pháp thu thập dữ liệu được sử dụng làm phương tiện để đưa đầu vào và nhận đầu ra từ chương trình đó.

Nói chung, tệp là một chuỗi các bit, byte hoặc bản ghi có ý nghĩa được xác định bởi người tạo và người dùng tệp. Mỗi Tệp đều có một vị trí hợp lý nơi chúng được đặt để lưu trữ và truy xuất.

Bạn có thể thích: