For et par dage siden lavede jeg en introduktion om STR'er, et styresystem til robotter, selvom det ikke ligefrem er et OS, som det forstås inden for computere, men derimod en ramme for robotudviklere. Nu er det tur til RTOS-udvidelse, som heller ikke er et styresystem, men derimod en ganske særlig type styresystem.
Disse operativsystemer er meget vigtige for indlejrede eller indlejrede enheder af lille kapacitet, da de normalt styres af dem. Derudover er de også vigtige i industrielle applikationer til styring af mange processer.
Hvad er en RTOS?
Un RTOS (realtidsoperativsystem) Det er, som navnet antyder, et real-time operativsystem. Dette adskiller sig fra tidsdelingsoperativsystemer ved, at du arbejder i et miljø, hvor outputresultater er kendte baseret på systeminput og forekommer på et kendt tidspunkt. Derfor er de mere forudsigelige og stabile til at kontrollere specifikke opgaver, og processerne ligger normalt permanent i hukommelsen (i tidsdelingsprocesser indlæser og aflæser planlæggeren fra hovedhukommelsen efter behov).
Ved ejemplo, forestil dig en RTOS brugt til en industrimaskine på et samlebånd. Det ville være ansvarlig for at udføre en software til at bore dele fra tid til anden. Hvis styresystemets skemalægger ikke virkede i realtid, er det sandsynligt, at det ville køre på skæve tidspunkter, hvilket ville medføre, at boringen ikke blev udført til tiden... Da det er realtid, kan RTOS afslutte udførelsen af programmet om X-tid og gentag dens udførelse for at udføre alle boringer til tiden.
Da det er et operativsystem, deler det naturligvis også grundprincipperne for ethvert andet OS, det vil sige, at det er et system, der er i stand til administrere hardwaren og levere en række tjenester til apps.
Typer af RTOS
Der er flere tipos realtidsoperativsystemer eller RTOS:
- Hård realtid: det er et strengt realtidsoperativsystem, hvor dets processer skal udføres på et bestemt tidspunkt.
- Blød realtid: en fleksibel realtid, hvor næsten ubetydelige øjeblikke under udførelse af processerne kan gå tabt nogle gange, det vil sige, at den ikke er så streng som den forrige. Derudover er de designet således, at disse tidsforløb bliver stadigt mindre.
- Fast realtid: Faste SSOO'er i realtid er en anden type, hvor tid kan gå tabt, men sene svar ville ikke være gyldige.
Anvendelser af en RTOS
En RTOS er et enkelt, letvægtssystem, der bruges til begrænsede eller simple systemer, såsom indlejrede enheder. Dette gør dem perfekte til applikationer som:
- industriel kontrol.
- Telefonskift.
- Flyvekontrol.
- Simuleringer i realtid.
- militære applikationer.
- Hvidevarer.
- Grundlæggende forbrugerelektronik enheder.
- Robotter.
- Osv
Karakteristika for RTOS
RTOS har en række særegenheder hvilket er det, der giver dem disse fordele i forhold til resten til de simple ledelsesopgaver. For at forstå dem bedre er det nødvendigt at kende en række grundlæggende begreber:
- proces eller opgave: er et underprogram, der kører parallelt med RTOS. Denne proces kan udføre mange opgaver, lige fra at kontrollere en perifer enhed til at udføre andre handlinger.
- Arbejde: Dette er navnet på den tid, det tager at udføre en proces.
- Planner: RTOS-planlæggeren giver dig mulighed for at styre prioriteterne og tidspunkterne for de udførte processer. Og der er to hovedtyper:
- Samarbejdsvillig: kalder de højest prioriterede processer først, og når processen slutter kalder den en anden eller, hvis processen tager længere tid end forventet, dræber den og kalder den næste.
- eksproprierende: Fra tid til anden kalder den automatisk en proces, men dette kan føre til fejl på grund af dårlig prioritet i processerne eller afhængigheder. For at undgå disse problemer introduceres begrebet semaforer.
- Trafiklys: de fungerer på samme måde som de trafikale, kontrollerer, hvornår en proces er i gang og lammer adgangen til resten af processerne, og når den efterlader ressourcerne frie, giver det "grønt lys" for den næste gå ind. Nogle RTOS'er har flere semaforer, hver specifik for en delt ressource.
- Colas: de bruges til at kommunikere mellem processer, som en buffer, for eksempel til midlertidig datalagring eller når der er flere elementer, der returnerer data til en enkelt modtager.
- Afbrydelser: de fungerer som dem i time-sharing operativsystemer, men i en RTOS er der nogle ejendommeligheder. Disse typer af afbrydelser bruges til tidsstyring af en controller.
Eksempler på RTOS
Hvis du spekulerer på hvad RTOS operativsystemer eksisterer, er sandheden, at der er et stort antal, både proprietære og open source:
- Arm OS: et operativsystem designet til Cortex-M, Cortex-R, Cortex-A og licenseret under Apache 2.0-licensen.
- eCos: under modificeret GNU GPL-licens er det et andet open source-operativsystem til ARM-XScale-Cortex-M, CalmRISC, 680×0-ColdFire, fr30, FR-V, H8, IA-32, MIPS, MN10300, OpenRISC, PowerPC , SPARC, SuperH og V8xx.
- præge: er et proprietært RTOS-system til IoT og indlejrede applikationer med ARM7/9/11, ARM Cortex-A/R/M, AVR, AVR32, C16x, CR16C, ColdFire, H8, HCS12, M16C, M32C, MSP430, NIOS2 , PIC18/24/32, R32C, R8C, RISC-V, RL78, RH850, RX100/200/600/700, RZ, SH2A, STM8, ST7, V850, 78K0 og 8051.
- GratisRTOS: under MIT open source-licens er den beregnet til indlejret med ARM, AVR, AVR32, ColdFire, ESP32, HCS12, IA-32, Cortex-M3-M4-M7, Infineon XMC4000, MicroBlaze, MSP430, PIC, PIC32, Renes arkitekturer H8/S, RISC-V, RX100-200-600-700, 8052, STM32, TriCore og EFM32.
- Fuchsia: Det er det berømte open source-system skabt af Google og designet til at fungere på både x86-64 og ARM64.
- KolibriOS: et RTOS-system til x86 under den gratis GNU GPL-licens.
- lynxOS: en anden RTOS, men denne proprietær, og til arkitekturer så forskellige som Motorola 68010, x86/IA-32, ARM, Freescale PowerPC, PowerPC 970 og LEON. Derudover er den POSIX certificeret.
- neutrino: et proprietært realtidssystem til ARM, MIPS, PPC, SH, x86 og XScale.
- Phoenix-RTOS: under en tilladelig BSD-licens med understøttelse af ARMv7 Cortex-M, ARMv7 Cortex-A, IA-32 og RISC-V arkitekturer.
- QNX: ejer og var meget populær. Den er designet til at understøtte x86-64, ARM32, ARM64 og tidligere MIPS, PowerPC, SH-4, StrongARM, XScale.
- Linux: Selvom det generelt bruges i timeshare-tilstand, kan kernen også fungere som en tilnærmelse til en RTOS for indlejret.
- Windows CE y Windows 10 IoT: Microsoft har også disse realtidsversioner af sit proprietære operativsystem.
- Zephyr: under Apache 2.0-licensen er der også denne anden open source RTOS til ARM (Cortex-M, Cortex-R og Cortex-A Series), x86, x86-64, ARC, RISC-V, Nios II, Xtensa og SPARC .