цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Что такое операционная система реального времени (RTOS) и как она работает

Что такое операционная система реального времени (RTOS) и как она работает

Автор: Mike(admin) от 13-01-2019, 13:55

Что такое ОСРВ?


Когда мы слышим слово «операционная система», на сначала приходит мысль о том, что операционная система используется в ноутбуках и компьютерах. Обычно мы используем разные типы операционных систем, такие как Windows XP, Linux, Ubuntu, Windows 7, 8 и 10. В смартфонах операционные системы типа Android имеют свои разновидности вроде KitKat, Jellybean, Marshmallow и Nougat. В цифровом электронном устройстве тоже может быть какая-то операционная система. Существуют различные типы операционных систем для разработки на основе микроконтроллеров, но здесь мы обсудим именно операционные систему реального времени (ОСРВ или RTOS).


ОСРВ – это операционная система, мозг системы реального времени и ее незамедлительная реакция на входные данные. В ОСРВ задание будет выполнено к указанному времени, и она реагирует предсказуемым образом на непредсказуемые события. Структура ОСРВ показана ниже.


Структура ОСРВ

Виды операционных систем реального времени


Существует три различных типа ОСРВ, это:


  1. Программная (soft) операционная система реального времени
  2. Аппаратная (hard) операционная система реального времени
  3. Фирменная (firm) операционная система реального времени

Что такое операционная система реального времени (RTOS) и как она работает

Программная операционная система реального времени


Программная (иногда называют «мягкая») операционная система реального времени имеет определенные сроки, которые могут быть пропущены, и они начнут действоват в момент времени t = 0+. «Мягкая» операционная система реального времени является типом ОС и не содержит ограничений по экстремальным правилам. Критическое время этой операционной системы откладывается до некоторой степени. Примерами приложений этой операционной системы являются цифровая камера, мобильные телефоны и онлайн-данные и т. д.


ОСРВ

Аппаратная операционная система реального времени


Это также тип ОСРВ, и каждое ее действие выполняется в срок. Предустановленные сроки будут реагировать в момент времени t = 0. Некоторыми приложениями этой операционной системы являются управление подушками безопасности в автомобилях, антиблокировочная система тормозов, система управления двигателем и т. д.


Фирменная операционная система реального времени


Фирменная ОСРВ имеет определенные временные ограничения, они не являются строгими, и это может вызвать нежелательные эффекты. Примеры приложений этой операционной системы – визуальный осмотр в промышленной автоматизации.


Принцип работы операционной системы реального времени


Существуют различные типы основных функций ОСРВ:


  1. Планировщик на основе приоритетов
  2. Процедура прерывания системного тактирования
  3. Детерминированное поведение
  4. Синхронизация и обмен сообщениями
  5. Служба ОСРВ

Планировщик на основе приоритетов


В планировщике на основе приоритетов большая часть ОСРВ имеет от 32 до 256 возможных приоритетов для отдельных задач или процессов. Этот планировщик запустит процесс с наивысшим приоритетом. Если задача выполняется на ЦП, то выполняется следующая задача с наивысшим приоритетом, которая продолжает процессы. В системе процесс с наивысшим приоритетом будет иметь процессор.


Есть три состояния задач или процессов, которые готовы к выполнению или другое заблокировано, и описание каждого состояния приведено ниже.


Готов к запуску (Ready to Run). Говорят, что готовность к запуску наступает тогда, когда у процесса есть все ресурсы для запуска, но он не должен находиться в рабочем состоянии.


Запущен (Running). Если задача выполняется, то говорят, что она запущена.


Заблокирован (Blocked). В этом состоянии, если у процесса недостаточно ресурсов для запуска, он переводится в заблокированное состояние.


Процедура прерывания системного тактирования


Для выполнения чувствительной ко времени операции ОСРВ предоставит определенное системное тактирование. Если, например, такт 1 мс, то вы должны выполнить задачу за 50 мс. Обычно за этим следует API, который говорит: «Через 50 мс разбудите меня». Следовательно, задача будет в спящем режиме, пока ОСРВ не проснется. Тем не менее, пробуждение не гарантирует, что оно будет работать точно в это время, это зависит от приоритета, и если в данный момент работает более высокий приоритет, то данная задача будет отложена.


Детерминированное поведение


ОСРВ обеспечивает последовательное выполнение и 10 и 100 задач, это не имеет никакого значения для переключения контекста, она определяет следующую задачу с наивысшим приоритетом. В простейшей детерминистической области ОСРВ – это обработка прерываний, когда линия прерывания сигнализирует о задачах, ОСРВ немедленно выполняет действие правильной процедуры обработки прерываний, и прерывание обрабатывается без какой-либо задержки.


Службы ОСРВ


Наиболее важной частью операционной системы является ядро. Для мониторинга оборудования задача должна быть облегчена, а ядро отвечает за распределение ресурсов. Если задача не может привлечь внимание процессора каждый раз, то ядро предоставляет некоторые другие сервисы или службы. Этими службами могут быть:


  • Службы синхронизации
  • Службы обработки прерываний
  • Службы управления устройствами
  • Службы управления памятью
  • Службы ввода-вывода

Преимущества ОСРВ


Когда задача выполняется, не возникает ошибок, потому что ОСРВ не содержит ошибок. Распределение памяти – лучший тип для управления в этом виде системы. В этом виде системы время сдвига очень мало. Из-за небольшого размера ОСРВ используется во встраиваемых системах, такие как системы для транспорта и т.п.




© digitrode.ru


Теги: RTOS



   Благодарим Вас за интерес к информационному проекту digitrode.ru.
   Если Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы,
   Вы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий