RTOS: mikä on reaaliaikainen käyttöjärjestelmä

Muutama päivä sitten tein esittelyn STR:istä, käyttöjärjestelmä roboteille, vaikka se ei olekaan aivan käyttöjärjestelmä, kuten tietojenkäsittelyssä ymmärretään, vaan pikemminkin kehys robotiikan kehittäjät. Nyt on vuoro RTOS laajennus, joka ei myöskään ole käyttöjärjestelmä, vaan hyvin erityinen käyttöjärjestelmä.

Nämä käyttöjärjestelmät ovat erittäin tärkeitä sulautetut tai sulautetut laitteet kapasiteetti on pieni, koska ne yleensä hallinnoivat niitä. Lisäksi ne ovat tärkeitä myös teollisissa sovelluksissa, monien prosessien ohjauksessa.

Mikä on RTOS?

Un RTOS (reaaliaikainen käyttöjärjestelmä) Se on nimensä mukaisesti reaaliaikainen käyttöjärjestelmä. Tämä eroaa aikajakokäyttöjärjestelmistä siinä, että työskentelet ympäristössä, jossa tulostulokset tunnetaan järjestelmän syötteiden perusteella ja tapahtuvat tunnetulla hetkellä. Siksi ne ovat ennustettavampia ja vakaampia ohjaamaan tiettyjä tehtäviä, ja prosessit sijaitsevat yleensä pysyvästi muistissa (aikajakoprosesseissa ajoittaja lataa ja purkaa päämuistista tarpeen mukaan).

Mukaan ejemplo, kuvittele RTOS, jota käytetään teollisuuskoneessa kokoonpanolinjalla. Se olisi vastuussa ohjelmiston suorittamisesta osien poraamiseksi ajoittain. Jos käyttöjärjestelmän ajastin ei toimisi reaaliajassa, on todennäköistä, että se kävisi parittomina aikoina, jolloin poraus jäisi suorittamatta ajoissa... Reaaliaikaisena RTOS voi päättää ohjelman suorittamisen X ajassa ja toista sen suoritus suorittaaksesi kaikki poraukset ajallaan.

Tietenkin, koska se on käyttöjärjestelmä, se jakaa myös minkä tahansa muun käyttöjärjestelmän perusteet, eli se on järjestelmä, joka pystyy hallita laitteistoa ja tarjota palveluita sovelluksiin.

RTOS-tyypit

On olemassa useita tyyppi reaaliaikaiset käyttöjärjestelmät tai RTOS:

• Kova reaaliaikainen: Se on tiukka reaaliaikainen käyttöjärjestelmä, jossa sen prosessit on suoritettava tiettyyn aikaan.
• Pehmeä reaaliaikainen: joustava reaaliaika, jossa prosesseja suoritettaessa voi joskus kadota lähes mitättömiä hetkiä, eli se ei ole niin tiukka kuin edellinen. Lisäksi ne on suunniteltu siten, että nämä aikakurssit ovat yhä pienempiä.
• Kiinteä reaaliaikainen: Kiinteät reaaliaikaiset SSOO:t ovat toinen tyyppi, jossa aikaa voidaan menettää, mutta myöhäiset vastaukset eivät kelpaa.

RTOS:n sovellukset

RTOS on yksinkertainen, kevyt järjestelmä, jota käytetään rajoitetuissa tai yksinkertaisissa järjestelmissä, kuten sulautetuissa laitteissa. Tämä tekee niistä täydellisiä sovellukset kuten:

• teollinen valvonta.
• Puhelimen vaihto.
• Lennonohjaus.
• Simulaatiot reaaliajassa.
• sotilaalliset sovellukset.
• Kodinkoneet.
• Peruskulutuselektroniikan laitteet.
• Robotit
• Jne.

RTOS:n ominaisuudet

RTOS:illa on useita erityispiirteet jotka antavat heille nämä edut muihin verrattuna noissa yksinkertaisissa hallintatehtävissä. Ymmärtääksesi niitä paremmin, sinun on tiedettävä joukko peruskäsitteitä:

• prosessi tai tehtävä: on aliohjelma, joka toimii rinnakkain RTOS:n kanssa. Tämä prosessi voi suorittaa monia tehtäviä oheislaitteen ohjaamisesta muiden toimintojen suorittamiseen.
• Työ: Tämä on prosessin suorittamiseen kuluva aika.
• Suunnittelija: RTOS-ajastimen avulla voit hallita suoritettujen prosessien prioriteetteja ja aikoja. Ja on olemassa kaksi päätyyppiä:
  • Osuuskunta: kutsuu ensin korkeimman prioriteetin prosesseja ja kun prosessi päättyy, se kutsuu toista tai, jos prosessi kestää odotettua kauemmin, tappaa sen ja kutsuu seuraavan.
  • pakkolunastava: Ajoittain se kutsuu automaattisesti prosessia, mutta tämä voi johtaa virheisiin prosessien tai riippuvuuksien huonon prioriteetin vuoksi. Näiden ongelmien välttämiseksi otetaan käyttöön semaforien käsite.
• Liikennevalot: ne toimivat samalla tavalla kuin liikennöitsijät, jotka hallitsevat prosessin kulkua ja halvaantavat muiden prosessien sisäänpääsyn ja kun se jättää resurssit vapaaksi, se antaa "vihreän valon" seuraavalle prosessille. tulla sisään. Joillakin RTOSeilla on useita semaforeja, joista jokainen on ominaista jaetulle resurssille.
• Jonot: niitä käytetään kommunikointiin prosessien välillä, puskurina, esimerkiksi väliaikaista tiedontallennusta varten tai kun on useita elementtejä, jotka palauttavat dataa yhdelle vastaanottimelle.
• Keskeytykset: ne toimivat kuten aikajakoiset käyttöjärjestelmät, mutta RTOS-järjestelmässä on joitain erityispiirteitä. Ohjain käyttää tämäntyyppisiä keskeytyksiä ajanhallintaan.

Esimerkkejä RTOS:sta

Jos ihmettelet mitä RTOS käyttöjärjestelmät olemassa, totuus on, että on olemassa suuri määrä sekä omaa että avoimen lähdekoodin:

• Arm OS: käyttöjärjestelmä, joka on suunniteltu Cortex-M:lle, Cortex-R:lle, Cortex-A:lle ja lisensoitu Apache 2.0 -lisenssillä.
• ekos: muokatun GNU GPL -lisenssin alaisena se on toinen avoimen lähdekoodin käyttöjärjestelmä ARM-XScale-Cortex-M, CalmRISC, 680×0-ColdFire, fr30, FR-V, H8, IA-32, MIPS, MN10300, OpenRISC, PowerPC , SPARC, SuperH ja V8xx.
• kohokuvio: on patentoitu RTOS-järjestelmä IoT- ja sulautetuille sovelluksille, joissa on ARM7/9/11, ARM Cortex-A/R/M, AVR, AVR32, C16x, CR16C, ColdFire, H8, HCS12, M16C, M32C, MSP430, NIOS2 arkkitehtuurit , PIC18/24/32, R32C, R8C, RISC-V, RL78, RH850, RX100/200/600/700, RZ, SH2A, STM8, ST7, V850, 78K0 ja 8051.
• FreeRTOS: MIT:n avoimen lähdekoodin lisenssillä se on tarkoitettu sulautettavaksi ARM, AVR, AVR32, ColdFire, ESP32, HCS12, IA-32, Cortex-M3-M4-M7, Infineon XMC4000, MicroBlaze, MSP430, PIC, PIC32, Renesas kanssa arkkitehtuurit H8/S, RISC-V, RX100-200-600-700, 8052, STM32, TriCore ja EFM32.
• Fuksia: Se on Googlen luoma kuuluisa avoimen lähdekoodin järjestelmä, joka on suunniteltu toimimaan sekä x86-64:ssä että ARM64:ssä.
• Hummingbirds: RTOS-järjestelmä x86:lle ilmaisella GNU GPL -lisenssillä.
• lynxOS: toinen RTOS, mutta tämä oma, ja arkkitehtuureille niinkin erilaisille kuin Motorola 68010, x86/IA-32, ARM, Freescale PowerPC, PowerPC 970 ja LEON. Lisäksi se on POSIX-sertifioitu.
• Neutrino: oma reaaliaikainen järjestelmä ARM:lle, MIPS:lle, PPC:lle, SH:lle, x86:lle ja XScalelle.
• Phoenix-RTOS: sallitulla BSD-lisenssillä, jossa on tuki ARMv7 Cortex-M-, ARMv7 Cortex-A-, IA-32- ja RISC-V-arkkitehtuureille.
• QNX: omistaa ja oli erittäin suosittu. Se on suunniteltu tukemaan x86-64-, ARM32-, ARM64- ja aikaisempia MIPS-, PowerPC-, SH-4-, StrongARM- ja XScale-tiedostoja.
• Linux: Vaikka sitä käytetään yleisesti aikajakotilassa, ydin voi toimia myös RTOS:n likiarvona upotettuna.
• Windows CE y Windows 10 IoT: Microsoftilla on myös nämä reaaliaikaiset versiot omasta käyttöjärjestelmästään.
• Tuulenhenkäys: Apache 2.0 -lisenssillä on myös tämä toinen avoimen lähdekoodin RTOS ARM:lle (Cortex-M, Cortex-R ja Cortex-A Series), x86, x86-64, ARC, RISC-V, Nios II, Xtensa ja SPARC .