Paar päeva tagasi tegin sissejuhatuse STR-de kohta, robotite operatsioonisüsteem, kuigi see pole just OS, nagu arvutis mõistetakse, vaid pigem raamistik robootika arendajad. Nüüd on kord käes RTOS, mis pole samuti operatsioonisüsteem, vaid pigem väga spetsiifiline operatsioonisüsteemi tüüp.
Need operatsioonisüsteemid on väga olulised manustatud või manustatud seadmed väikese võimsusega, kuna neid haldavad tavaliselt nemad. Lisaks on need olulised ka tööstuslikes rakendustes, paljude protsesside juhtimiseks.
Mis on RTOS?
Un RTOS (reaalajas operatsioonisüsteem) Nagu nimigi ütleb, on see reaalajas töötav operatsioonisüsteem. See erineb ajajagamise operatsioonisüsteemidest selle poolest, et töötate keskkonnas, kus väljundtulemused on süsteemisisendite põhjal teada ja toimuvad teadaoleval ajal. Seetõttu on need konkreetsete ülesannete juhtimiseks prognoositavamad ja stabiilsemad ning protsessid asuvad tavaliselt püsivalt mälus (ajajagamise protsessides laadib plaanija põhimälust vastavalt vajadusele peale ja maha).
Por ejemplo, kujutage ette RTOS-i, mida kasutatakse tööstusliku masina jaoks koosteliinil. Ta vastutaks tarkvara käivitamise eest, et aeg-ajalt osi puurida. Kui operatsioonisüsteemi planeerija ei töötaks reaalajas, siis tõenäoliselt töötaks see paaritutel aegadel, mistõttu puurimine jääb õigel ajal tegemata... Reaalajas olles suudab RTOS programmi täitmise lõpetada X aja pärast ja korrake selle täitmist, et kõik puurimised õigeaegselt teha.
Muidugi, kuna tegemist on operatsioonisüsteemiga, jagab see ka mis tahes muu OS-i põhialuseid, see tähendab, et see on süsteem, mis on võimeline hallata riistvara ja pakkuda mitmeid teenuseid rakendustele.
RTOS-i tüübid
Mitu tüüp reaalajas operatsioonisüsteemid või RTOS:
- Raske reaalajas: Tegemist on range reaalajas operatsioonisüsteemiga, kus selle protsessid peavad toimuma kindlal kellaajal.
- Pehme reaalajas: paindlik reaalaeg, kus protsesside täitmisel võivad mõnikord kaduda peaaegu tühised hetked, st see pole nii range kui eelmine. Lisaks on need disainitud nii, et need ajakursused on järjest väiksemad.
- Kindel reaalajas: Kindlad reaalajas SSOO-d on teist tüüpi, mille puhul võib aega kaotada, kuid hilinenud vastused ei kehti.
RTOS-i rakendused
RTOS on lihtne ja kerge süsteem, mida kasutatakse piiratud või lihtsate süsteemide, näiteks manustatud seadmete jaoks. See muudab need ideaalseks rakendused kui:
- tööstuslik kontroll.
- Telefoni vahetamine.
- Lennujuhtimine.
- Simulatsioonid reaalajas.
- sõjalised rakendused.
- Kodutehnika.
- Põhilised tarbeelektroonika seadmed.
- Robotid
- Jne
RTOS-i omadused
RTOS-il on mitmeid iseärasused mis annavad neile lihtsate juhtimisülesannete täitmisel teiste ees eelised. Nende paremaks mõistmiseks on vaja teada mitmeid põhimõisteid:
- protsess või ülesanne: on alamprogramm, mis töötab paralleelselt RTOS-iga. See protsess võib täita paljusid ülesandeid alates välisseadme juhtimisest kuni muude toimingute tegemiseni.
- Töö: see on protsessi käivitamiseks kuluva aja nimi.
- Planeerija: RTOS-i planeerija võimaldab hallata täidetavate protsesside prioriteete ja aegu. Ja seal on kaks peamist tüüpi:
- Ühistu: kutsub esmalt välja kõrgeima prioriteediga protsessid ja kui protsess lõppeb, kutsub ta välja teise või kui protsess võtab oodatust kauem aega, siis lõpetab selle ja kutsub välja järgmise.
- eksproprieeriv: Aeg-ajalt kutsub see automaatselt välja protsessi, kuid see võib protsesside või sõltuvuste kehva prioriteedi tõttu põhjustada vigu. Nende probleemide vältimiseks võetakse kasutusele semaforide mõiste.
- Valgusfoorid: need töötavad sarnaselt liiklusega, kontrollides, millal protsess on pooleli ja halvanud ülejäänud protsesside sisenemise ning kui see jätab ressursid vabaks, annab see "rohelise tule" järgmisele. sisenema. Mõnel RTOS-il on mitu semafori, millest igaüks on jagatud jagatud ressursi jaoks spetsiifiline.
- Colas: neid kasutatakse protsessidevaheliseks suhtlemiseks, puhvrina, näiteks ajutiseks andmete salvestamiseks või kui on mitu elementi, mis tagastavad andmed ühele vastuvõtjale.
- Katkestused: need töötavad nagu ajajagamise operatsioonisüsteemide omad, kuid RTOS-is on mõned iseärasused. Seda tüüpi katkestusi kasutab kontroller aja juhtimiseks.
RTOS-i näited
Kui sa ei tea, mis RTOS operatsioonisüsteemid Tõde on see, et neid on palju, nii varalisi kui ka avatud lähtekoodiga:
- Arm OS: operatsioonisüsteem, mis on loodud Cortex-M, Cortex-R, Cortex-A jaoks ja litsentsitud Apache 2.0 litsentsi alusel.
- ökod: muudetud GNU GPL litsentsi alusel on see veel üks avatud lähtekoodiga operatsioonisüsteem ARM-XScale-Cortex-M, CalmRISC, 680×0-ColdFire, fr30, FR-V, H8, IA-32, MIPS, MN10300, OpenRISC, PowerPC jaoks , SPARC, SuperH ja V8xx.
- reljeef: on patenteeritud RTOS-süsteem asjade Interneti ja manustatud rakenduste jaoks ARM7/9/11, ARM Cortex-A/R/M, AVR, AVR32, C16x, CR16C, ColdFire, H8, HCS12, M16C, M32C, MSP430, NIOS2 arhitektuuridega , PIC18/24/32, R32C, R8C, RISC-V, RL78, RH850, RX100/200/600/700, RZ, SH2A, STM8, ST7, V850, 78K0 ja 8051.
- FreeRTOS: MIT avatud lähtekoodiga litsentsi alusel on see ette nähtud ARM, AVR, AVR32, ColdFire, ESP32, HCS12, IA-32, Cortex-M3-M4-M7, Infineon XMC4000, MicroBlaze, MSP430, PIC, PIC32, Renesasega manustamiseks arhitektuurid H8/S, RISC-V, RX100-200-600-700, 8052, STM32, TriCore ja EFM32.
- Fuksia: see on Google'i loodud kuulus avatud lähtekoodiga süsteem, mis on loodud töötama nii x86-64 kui ka ARM64 peal.
- Koolibrid: RTOS-süsteem x86 jaoks tasuta GNU GPL-litsentsi alusel.
- lynxOS: teine RTOS, kuid see patenteeritud ja nii erinevatele arhitektuuridele nagu Motorola 68010, x86/IA-32, ARM, Freescale PowerPC, PowerPC 970 ja LEON. Lisaks on sellel POSIX sertifikaat.
- Neutrino: patenteeritud reaalajas süsteem ARM, MIPS, PPC, SH, x86 ja XScale jaoks.
- Phoenix-RTOS: lubava BSD-litsentsi alusel, ARMv7 Cortex-M, ARMv7 Cortex-A, IA-32 ja RISC-V arhitektuuride toega.
- QNX: omab ja oli väga populaarne. See on loodud toetama x86-64, ARM32, ARM64 ja varasemaid MIPS-i, PowerPC, SH-4, StrongARM, XScale.
- Linux: Kuigi seda kasutatakse tavaliselt ajajagamise režiimis, võib kernel toimida ka manustatud RTOS-i ligikaudsena.
- Windows CE y Windows 10 IoT: Microsoftil on ka need oma patenteeritud operatsioonisüsteemi reaalajas versioonid.
- Sefiir: Apache 2.0 litsentsi all on ka see teine avatud lähtekoodiga RTOS ARM-i jaoks (Cortex-M, Cortex-R ja Cortex-A seeria), x86, x86-64, ARC, RISC-V, Nios II, Xtensa ja SPARC .