实时操作系统 (RTOS)：组件、类型、示例

什么是实时 Opera实时操作系统（RTOS）？

实时操作系统（RTOS） 是一种旨在服务于实时应用程序的操作系统，该应用程序在数据传入时对其进行处理，大多数情况下没有缓冲延迟。RTOS 的全称是实时操作系统。

在 RTOS 中，处理时间要求以十分之一秒为单位计算。它是时间受限的系统，可以定义为固定时间约束。在这种类型的系统中，处理必须在指定的约束内完成。否则，系统将失败。

为什么要使用 RTOS？

以下是使用 RTOS 的重要原因：

它提供基于优先级的调度，使您可以将分析处理与非关键处理分开。
实时操作系统提供的API函数可以使应用程序代码更简洁、更小。
抽象时间依赖性和基于任务的设计可减少模块之间的相互依赖性。
RTOS提供基于模块化任务的开发，从而允许基于模块化任务的测试。
基于任务的 API 鼓励模块化开发作为一项任务，通常具有明确定义的角色。它允许设计师/团队独立完成项目的各个部分。
RTOS 是事件驱动的，不会浪费时间处理未发生的事件

RTOS 的组件

这里是 RTOS 的重要组成部分

调度器：RTOS 的这个组件告诉您任务可以按照什么顺序执行，这通常基于优先级。

对称多处理 (SMP)：它是 RTOS 可以处理的多个不同任务的数量，以便可以进行并行处理。

函数库：它是 RTOS 的一个重要元素，充当帮助您连接内核和应用程序代码的接口。此应用程序允许您使用函数库将请求发送到内核，以便应用程序能够提供所需的结果。

内存管理：系统需要这个元素来给每个程序分配内存，这是RTOS最重要的元素。

调度延迟快：是OS可以识别的任务终止与就绪队列中已开始处理的线程实际花费的时间之间的间隔。

用户定义的数据对象和类：RTOS 系统使用 C 或 C++，应按照其操作进行组织。

实时操作系统的类型

三种类型的 RTOS 系统是：

硬实时

在硬 RTOS 中，截止日期处理非常严格，这意味着给定的任务必须在指定的计划时间开始执行，并且必须在指定的时间内完成。

例如：医疗重症监护系统、飞机系统等。

公司实时

这些类型的 RTOS 也需要遵守最后期限。然而，错过最后期限可能不会产生很大影响，但可能会造成不良影响，例如产品质量大幅下降。

例如：各种类型的多媒体应用程序。

软实时

软实时 RTOS，接受一些延迟 Opera系统。在这种类型的 RTOS 中，为特定作业指定了截止时间，但可以接受少量的延迟。因此，这种类型的 RTOS 可以很轻松地处理截止时间。

例如：网上交易系统、牲畜报价系统。

RTOS 中使用的术语

以下是 RTOS 中使用的基本术语：

任务 - 一组相关的任务，它们共同能够提供某些系统功能。
工作 - 作业是可以分配给处理器的一小段工作，可能需要也可能不需要资源。
职位发布时间 – 这是作业准备好执行的时间。
作业的执行时间： 这是作业完成执行所需的时间。
工作截止日期： 这是一项作业应该完成执行的时间。
处理器： 它们也被称为活动资源。它们对于作业的执行很重要。
最大值 作业允许的响应时间称为其相对截止期限。
作业响应时间： 这是指从作业发布时刻到即时完成的时刻之间的时间长度。
绝对期限： 这是相对的截止日期，其中也包括其发布时间。

RTOS 的特点

以下是 RTOS 的重要特性：

占用内存极少
消耗更少的资源
响应时间高度可预测
不可预测的环境
内核保存中断任务的状态，然后确定下一步应该运行哪个任务。
内核恢复任务的状态并将 CPU 的控制权转交给该任务。

选择 RTOS 的因素

以下是选择 RTOS 时需要考虑的重要因素：

性能：性能是选择 RTOS 时需要考虑的最重要的因素。
中间件：如果实时操作系统中没有中间件的支持，那么就会出现流程集成耗时的问题。
无错：RTOS 系统是无错误的。因此，在执行任务时不可能出现错误。
嵌入式系统使用：RTOS程序体积小，因此在嵌入式系统中广泛使用RTOS。
最大消耗量：我们可以在RTOS的帮助下实现最大消耗。
任务转移: Shift完成任务的时间非常少。
独特的功能：一个好的RTS应该具备一些功能，比如如何执行命令，如何有效地保护系统内存等等。
全天候性能：RTOS 非常适合那些需要全天候运行的应用程序。

GPOS 和 RTOS 的区别

以下是 GPOS 和 RTOS 之间的重要区别：

一般用途 Opera系统 (GPOS)	实时的 Opera实时操作系统 (RTOS)
它用于台式电脑和笔记本电脑。	它仅适用于嵌入式应用程序。
基于流程的调度。	基于时间的调度与循环调度一样使用。
中断延迟并不像在 RTOS 中那么重要。	中断延迟最小，仅需几微秒。
系统中不存在优先级反转机制。	优先级反转机制是现行机制，因此系统无法修改。
内核的操作可能会或可能不会被抢占。	内核的运行可以被抢占。
优先级倒置仍未被注意到	没有可预测性的保证

实时应用 Opera系统

实时系统用于：

航空公司预订系统。
空中交通管制系统。
提供即时更新的系统。
用于任何提供最新和分钟股票价格信息的系统。
RADAR 等国防应用系统。
网络多媒体系统
指挥控制系统
网络电话
防抱死制动系统
心脏起搏器

RTOS 的缺点

以下是使用 RTOS 系统的缺点/弊端：

RTOS系统可以一起运行最少的任务，并且它只专注于那些包含错误的应用程序，以便避免这些错误。
RTOS是专注于少数任务的系统，因此这类系统很难实现多任务处理。
RTOS 需要特定的驱动程序，以便它能够对中断信号提供快速的响应时间，从而有助于保持其速度。
RTOS占用了大量的资源，导致该系统的成本较高。
由于 RTOS 要维持正在执行的程序的准确性，因此优先级较低的任务需要等待很长时间。
在实时操作系统中完成最少的任务切换。
它使用了难以理解的复杂算法。
RTOS 占用大量资源，有时不适合系统。

结语

RTOS 是一种旨在服务实时应用程序的操作系统，它可以在数据进入时对其进行处理，并且大多不会出现缓冲延迟。
它提供基于优先级的调度，使您可以将分析处理与非关键处理分开。
RTOS 系统的重要组成部分有：1）调度程序，2）对称多处理，3）函数库，4）内存管理，5）快速调度延迟，6）用户定义的数据对象和类
RTOS 有三种类型：1）硬时 2）软时 3）固时
RTOS系统占用极少的内存，消耗更少的资源
性能是选择 RTOS 时需要考虑的最重要的因素。
一般用途 Opera台式电脑和笔记本电脑使用GPOS系统，而实时 Opera实时操作系统（RTOS）仅适用于嵌入式应用。
实时系统用于航空公司预订系统、空中交通管制系统等。
RTOS的最大缺点是系统只集中于少数任务。

是相关信息的集合，这些信息记录在磁盘、光盘和磁带等二级或非易失性存储器上。它是一种数据收集方法，用作从该程序提供输入和接收输出的媒介。

一般而言，文件是一系列位、字节或记录，其含义由文件创建者和用户定义。每个文件都有一个逻辑位置，用于存储和检索。