RTOS: šta je operativni sistem u realnom vremenu

Prije nekoliko dana napravio sam uvod o STR-ovima, operativni sistem za robote, iako to nije baš OS kako se podrazumijeva u računarstvu, već prije okvir za programeri robotike. Sada je red na RTOS, koji takođe nije operativni sistem, već veoma specifičan tip operativnog sistema.

Ovi operativni sistemi su veoma važni za ugrađeni ili ugrađeni uređaji malog kapaciteta, budući da njima obično upravljaju. Osim toga, oni su također važni u industrijskoj primjeni, za kontrolu mnogih procesa.

Šta je RTOS?

Un RTOS (operativni sistem u realnom vremenu) To je, kao što mu ime govori, operativni sistem u realnom vremenu. Ovo se razlikuje od operativnih sistema koji dijele vrijeme po tome što radite u okruženju u kojem su rezultati poznati na osnovu sistemskih ulaza i javljaju se u poznato vrijeme. Zbog toga su predvidljiviji i stabilniji za kontrolu specifičnih zadataka, a procesi obično stalno borave u memoriji (u procesima dijeljenja vremena, planer se učitava i istovaruje iz glavne memorije po potrebi).

por ejemplo, zamislite RTOS koji se koristi za industrijsku mašinu na montažnoj traci. Bio bi zadužen za izvršavanje softvera za bušenje dijelova s vremena na vrijeme. Ako planer operativnog sistema ne radi u realnom vremenu, verovatno bi se pokrenuo u nepredviđenim vremenima, što bi dovelo do toga da se bušenje ne obavi na vreme... Budući da je u realnom vremenu, RTOS može da završi izvršavanje programa u X vremenu i ponoviti njegovo izvođenje da se sva bušenja izvrši na vrijeme.

Naravno, budući da je operativni sistem, on također dijeli osnove bilo kojeg drugog OS-a, odnosno sistem je sposoban za upravljaju hardverom i pružaju niz usluga na aplikacije.

Vrste RTOS-a

Postoji nekoliko vrste operativni sistemi u realnom vremenu ili RTOS:

Hard Real-Time: to je strogi operativni sistem u realnom vremenu, gdje njegovi procesi moraju biti izvršeni u određeno vrijeme.
Soft RealTime: fleksibilno realno vrijeme, gdje se prilikom izvršavanja procesa ponekad mogu izgubiti gotovo zanemarljivi trenuci, odnosno nije tako strog kao prethodni. Osim toga, dizajnirani su tako da su ti vremenski kursevi sve manji.
Firma u realnom vremenu: Firma SSOO u realnom vremenu je još jedan tip u kojem se vrijeme može izgubiti, ali kasni odgovori ne bi bili valjani.

Primjena RTOS-a

RTOS je jednostavan, lagan sistem koji se koristi za ograničene ili jednostavne sisteme, kao što su ugrađeni uređaji. To ih čini savršenim za aplikacije kao što su:

industrijska kontrola.
Prebacivanje telefona.
Kontrola leta.
Simulacije u realnom vremenu.
vojne aplikacije.
Kućanski aparati.
Osnovni uređaji potrošačke elektronike.
Roboti.
Itd

Karakteristike RTOS-a

RTOS imaju nekoliko osobenosti što im daje te prednosti u odnosu na ostale za te jednostavne zadatke upravljanja. Da bismo ih bolje razumjeli, potrebno je poznavati niz osnovnih pojmova:

proces ili zadatak: je potprogram koji radi paralelno sa RTOS-om. Ovaj proces može obaviti mnoge zadatke, od kontrole perifernog uređaja do izvođenja drugih radnji.
trabajo: Ovo je naziv koji se daje vremenu potrebnom za izvršenje procesa.
Planer: RTOS planer vam omogućava da upravljate prioritetima i vremenima izvršenih procesa. A postoje dvije glavne vrste:
- Zadruga: prvo poziva procese najvišeg prioriteta i kada se proces završi poziva drugi ili, ako proces traje duže od očekivanog, ubija ga i poziva sljedeći.
- eksproprijativno: S vremena na vrijeme automatski poziva proces, ali to može dovesti do grešaka zbog lošeg prioriteta u procesima ili ovisnostima. Da bi se izbjegli ovi problemi, uvodi se koncept semafora.
Semafori: rade na sličan način kao i prometni, kontrolišu kada je proces u toku i paraliziraju ulazak ostalih procesa i, kada ostave resurse slobodne, daju "zeleno svjetlo" za sljedeći enter. Neki RTOS-ovi imaju više semafora, od kojih je svaki specifičan za zajednički resurs.
Repovi: koriste se za komunikaciju između procesa, kao bafer, na primjer za privremeno skladištenje podataka ili kada postoji nekoliko elemenata koji vraćaju podatke jednom prijemniku.
Prekidi: rade kao operativni sistemi koji dijele vrijeme, ali u RTOS-u postoje neke posebnosti. Ove vrste prekida se koriste za upravljanje vremenom od strane kontrolera.

Primjeri RTOS-a

Ako se pitate što RTOS operativni sistemi postoji, istina je da postoji veliki broj, kako vlasničkog tako i otvorenog koda:

Arm OS: operativni sistem dizajniran za Cortex-M, Cortex-R, Cortex-A i licenciran pod licencom Apache 2.0.
ecos: pod modificiranom GNU GPL licencom, to je još jedan operativni sistem otvorenog koda za ARM-XScale-Cortex-M, CalmRISC, 680×0-ColdFire, fr30, FR-V, H8, IA-32, MIPS, MN10300, OpenRISC, PowerPC , SPARC, SuperH i V8xx.
reljef: je vlasnički RTOS sistem, za IoT i ugrađene aplikacije sa ARM7/9/11, ARM Cortex-A/R/M, AVR, AVR32, C16x, CR16C, ColdFire, H8, HCS12, M16C, M32C, MSP430 arhitekturom, NIOS , PIC2/18/24, R32C, R32C, RISC-V, RL8, RH78, RX850/100/200/600, RZ, SH700A, STM2, ST8, V7, 850K78 i 0.
FreeRTOS: pod MIT licencom otvorenog koda, namijenjen je za ugradnju sa ARM, AVR, AVR32, ColdFire, ESP32, HCS12, IA-32, Cortex-M3-M4-M7, Infineon XMC4000, MicroBlaze, MSP430, PIC, PIC32, Renes arhitekture H8/S, RISC-V, RX100-200-600-700, 8052, STM32, TriCore i EFM32.
fuksija: To je poznati sistem otvorenog koda koji je kreirao Google i dizajniran da radi i na x86-64 i na ARM64.
Kolibri: RTOS sistem za x86 pod besplatnom GNU GPL licencom.
lynxOS: drugi RTOS, ali ovaj vlasnički, i za različite arhitekture kao što su Motorola 68010, x86/IA-32, ARM, Freescale PowerPC, PowerPC 970 i LEON. Osim toga, posjeduje POSIX certifikat.
neutrino: vlasnički sistem u realnom vremenu za ARM, MIPS, PPC, SH, x86 i XScale.
Phoenix-RTOS: pod dopuštenom BSD licencom, s podrškom za ARMv7 Cortex-M, ARMv7 Cortex-A, IA-32 i RISC-V arhitekture.
QNX: posjeduje i bio je vrlo popularan. Dizajniran je da podržava x86-64, ARM32, ARM64 i ranije MIPS, PowerPC, SH-4, StrongARM, XScale.
Linux: Iako se generalno koristi u režimu dijeljenja vremena, kernel također može raditi kao aproksimacija RTOS-a za ugrađene.
Windows CE y Windows 10 IoT: Microsoft takođe ima ove verzije svog vlasničkog operativnog sistema u realnom vremenu.
zefir: pod licencom Apache 2.0 postoji i ovaj drugi RTOS otvorenog koda za ARM (Cortex-M, Cortex-R i Cortex-A serije), x86, x86-64, ARC, RISC-V, Nios II, Xtensa i SPARC .

Hardwarelibre