Что такое операционная система реального времени (ОСРВ)?
Операционная система реального времени (ОСРВ) — это операционная система, предназначенная для обслуживания приложений реального времени, которые обрабатывают данные по мере их поступления, в основном без задержки буфера. Полная форма RTOS — операционная система реального времени.
В ОСРВ требование времени обработки рассчитывается с шагом в десятые доли секунды. Это ограниченная во времени система, которая может быть определена как фиксированные временные ограничения. В этом типе системы обработка должна выполняться внутри указанных ограничений. В противном случае система выйдет из строя.
В этом руководстве по операционной системе вы изучите:
- Что такое операционная система реального времени (ОСРВ)?
- Зачем использовать ОСРВ?
- Компоненты ОС
- Типы RTOS
- Термины, используемые в RTOS
- Особенности RTOS
- Факторы для выбора в RTOS
- Разница между GPOS и RTOS
- Приложения операционной системы реального времени
- Недостатки RTOS
Зачем использовать ОСРВ?
Вот важные причины использования RTOS:
- Он предлагает планирование на основе приоритетов, которое позволяет отделить аналитическую обработку от некритической обработки.
- Операционная система реального времени предоставляет функции API, которые позволяют более чистый и меньший код приложения.
- Абстрагирование временных зависимостей и проектирование на основе задач приводит к уменьшению взаимозависимостей между модулями.
- RTOS предлагает модульную разработку на основе задач, которая позволяет проводить модульное тестирование на основе задач.
- Основанный на задачах API поощряет модульную разработку как задачу, как правило, будет иметь четко определенную роль. Это позволяет дизайнерам / командам работать независимо над своими частями проекта.
- ОСРВ управляется событиями без потери времени на обработку события, которое не происходит
Компоненты RTOS
Здесь важны компоненты RTOS
Планировщик : этот компонент RTOS сообщает, в каком порядке могут выполняться задачи, что обычно основано на приоритете.
Симметричная многопроцессорная обработка (SMP) : это ряд различных задач, которые могут быть выполнены ОСРВ, чтобы можно было выполнять параллельную обработку.
Библиотека функций : это важный элемент ОСРВ, который действует как интерфейс, который помогает вам соединять код ядра и приложения. Это приложение позволяет отправлять запросы в Ядро с помощью библиотеки функций, чтобы приложение могло дать желаемые результаты.
Управление памятью : этот элемент необходим в системе для выделения памяти каждой программе, которая является наиболее важным элементом ОСРВ.
Задержка быстрой отправки : это интервал между завершением задачи, который может быть идентифицирован ОС, и фактическим временем, затраченным потоком, который находится в очереди готовности, который начал обработку.
Определяемые пользователем объекты данных и классы : система RTOS использует языки программирования, такие как C или C ++, которые должны быть организованы в соответствии с их работой.
Типы RTOS
Три типа систем RTOS:
Hard Real Time:
В Hard RTOS крайний срок обрабатывается очень строго, что означает, что данная задача должна начать выполняться в указанное запланированное время и должна быть выполнена в течение назначенного времени.
Пример: медицинская система интенсивной терапии, авиационные системы и т. Д.
Фирма в реальном времени:
Эти типы ОСРВ также должны соблюдать сроки. Однако несоблюдение сроков может не иметь большого влияния, но может привести к нежелательным последствиям, таким как значительное снижение качества продукта.
Пример: различные типы мультимедийных приложений.
Soft Real Time:
Soft RTOS реального времени, принимает некоторые задержки операционной системы. В этом типе ОСРВ существует определенный срок для конкретной работы, но допустима задержка на небольшое количество времени. Таким образом, сроки выполнения мягко обрабатываются этим типом ОСРВ.
Пример: система онлайн-транзакций и система котировок скота.
Термины, используемые в RTOS
Вот основные термины, используемые в ОСРВ:
- Задача — набор связанных задач, которые совместно могут обеспечить некоторую функциональность системы.
- Задание — задание — это небольшая часть работы, которая может быть назначена процессору и которая может требовать или не требовать ресурсов.
- Время выпуска задания — это время задания, когда задание становится готовым к выполнению.
- Время выполнения задания: время, затраченное заданием на завершение выполнения.
- Срок выполнения задания: пора завершать выполнение задания.
- Процессоры: они также известны как активные ресурсы. Они важны для выполнения работы.
- Максимально допустимое время отклика задания называется его относительным сроком.
- Время отклика задания: промежуток времени, прошедший с момента выпуска задания до момента его завершения.
- Абсолютный крайний срок: это относительный крайний срок, который также включает время его выпуска.
Особенности RTOS
Вот важные особенности RTOS:
- Занимают очень меньше памяти
- Потреблять меньше ресурсов
- Время отклика очень предсказуемо
- Непредсказуемая среда
- Ядро сохраняет состояние прерванной задачи, а затем определяет, какую задачу он должен выполнить следующим.
- Ядро восстанавливает состояние задачи и передает управление процессором для этой задачи.
Факторы выбора RTOS
Вот основные факторы, которые необходимо учитывать при выборе ОСРВ:
- Производительность : Производительность является наиболее важным фактором, который необходимо учитывать при выборе ОСРВ .
- Промежуточное программное обеспечение: если в операционной системе реального времени отсутствует поддержка промежуточного программного обеспечения, возникает проблема интеграции процессов с затратами времени.
- Без ошибок : системы RTOS без ошибок. Следовательно, при выполнении задачи нет вероятности получения ошибки.
- Использование встроенной системы : Программы RTOS имеют небольшие размеры. Поэтому мы широко используем ОСРВ для встроенных систем.
- Максимальное потребление : мы можем достичь максимального потребления с помощью ОСРВ.
- Перенос задач : время смены задач очень меньше.
- Уникальные возможности : хорошая RTS должна быть способной, и она имеет некоторые дополнительные функции, такие как то, как она работает для выполнения команды, эффективная защита памяти системы и т. Д.
- Производительность 24/7 : RTOS идеально подходит для приложений, требующих круглосуточной работы.
Разница между GPOS и RTOS
Вот важные различия между GPOS и RTOS:
| Операционная система общего назначения (GPOS) | Операционная система реального времени (ОСРВ) |
| Он используется для настольных ПК и ноутбуков. | Он применяется только к встроенному приложению. |
| Планирование на основе процессов. | Планирование на основе времени используется как циклическое планирование. |
| Задержка прерывания не считается такой важной, как в ОСРВ. | Задержка прерывания минимальна и измеряется за несколько микросекунд. |
| В системе отсутствует механизм инверсии приоритетов. | Механизм инверсии приоритетов является текущим. Так что это не может быть изменено системой. |
| Работа ядра может быть или не быть прервана. | Работа ядра может быть прервана. |
| Приоритет инверсии остается незамеченным | Нет гарантий предсказуемости |
Приложения операционной системы реального времени
Системы реального времени используются в:
- Система бронирования авиабилетов.
- Система управления воздушным движением.
- Системы, которые обеспечивают немедленное обновление.
- Используется в любой системе, которая предоставляет актуальную и точную информацию о ценах на акции.
- Системы защиты приложений, такие как RADAR.
- Сетевые мультимедийные системы
- Системы командного управления
- Интернет-телефония
- Антиблокировочная система тормозов
- Кардиостимулятор
Недостатки RTOS
Вот недостатки / недостатки использования системы RTOS:
- Система RTOS может выполнять минимальные задачи вместе, и она концентрируется только на тех приложениях, которые содержат ошибки, чтобы избежать их.
- RTOS — это система, которая концентрируется на нескольких задачах. Поэтому этим системам действительно сложно выполнять многозадачность.
- Для ОСРВ необходимы специальные драйверы, чтобы обеспечить быстрое время отклика на сигналы прерывания, что помогает поддерживать его скорость.
- RTOS использует много ресурсов, что делает эту систему дорогой.
- Задачи с низким приоритетом нужно долго ждать, так как ОСРВ поддерживает точность программы, которая выполняется.
- Минимальное переключение задач выполняется в операционных системах реального времени.
- Он использует сложные алгоритмы, которые трудно понять.
- ОСРВ 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) задержка быстрой отправки и 6) определенные пользователем объекты данных и классы.
- Три типа ОСРВ: 1) трудное время 2) мягкое время и 3) твердое время
- Система RTOS занимает очень меньше памяти и потребляет меньше ресурсов
- Производительность является наиболее важным фактором, который необходимо учитывать при выборе ОСРВ.
- Операционная система общего назначения (GPOS) используется для настольных ПК и ноутбуков, в то время как операционная система реального времени (RTOS) применяется только к встроенному приложению.
- Системы реального времени используются в системе бронирования Авиакомпаний, системе управления воздушным движением и т. Д.
- Самый большой недостаток ОСРВ заключается в том, что система концентрируется только на нескольких задачах.