RTOS: kas ir reāllaika operētājsistēma

Pirms dažām dienām es veicu ievadu par STR, operētājsistēma robotiem, lai gan tā nav gluži OS, kā to saprot skaitļošanā, bet gan ietvars robotikas izstrādātāji. Tagad ir kārta RTOS paplašinājums, kas arī nav operētājsistēma, bet gan ļoti īpašs operētājsistēmas veids.

Šīs operētājsistēmas ir ļoti svarīgas iegultās vai iegultās ierīces mazas ietilpības, jo tās parasti pārvalda. Turklāt tie ir svarīgi arī rūpnieciskos lietojumos, lai kontrolētu daudzus procesus.

Kas ir RTOS?

Un RTOS (reāllaika operētājsistēma) Tā, kā norāda nosaukums, ir reāllaika operētājsistēma. Tas atšķiras no laika dalīšanas operētājsistēmām ar to, ka strādājat vidē, kurā izvades rezultāti ir zināmi, pamatojoties uz sistēmas ievadi, un notiek zināmā laikā. Tāpēc tie ir paredzamāki un stabilāki, lai kontrolētu konkrētus uzdevumus, un procesi parasti pastāvīgi atrodas atmiņā (laika koplietošanas procesos plānotājs pēc vajadzības ielādē un izlādē no galvenās atmiņas).

Ar ejemplo, iedomājieties RTOS, ko izmanto rūpnieciskai iekārtai uz montāžas līnijas. Tas būtu atbildīgs par programmatūras izpildi, lai laiku pa laikam urbtu detaļas. Ja operētājsistēmas plānotājs nestrādātu reāllaikā, visticamāk, tas darbotos nepāra laikos, kā rezultātā urbšana netiktu veikta laikā... Reāllaikā RTOS var pabeigt programmas izpildi X laikā un atkārtojiet tā izpildi, lai visu urbšanu veiktu laikā.

Protams, tā ir operētājsistēma, un tai ir arī jebkuras citas operētājsistēmas pamati, tas ir, tā ir sistēma, kas spēj pārvaldīt aparatūru un nodrošināt virkni pakalpojumu uz lietotnēm.

RTOS veidi

Vairāki veidi reāllaika operētājsistēmas vai RTOS:

• Grūti reāllaikā: Tā ir stingra reāllaika operētājsistēma, kur tās procesi jāizpilda noteiktā laikā.
• Mīksts reālais laiks: elastīgs reālais laiks, kurā, izpildot procesus, dažkārt var pazaudēt gandrīz niecīgus momentus, tas ir, tas nav tik stingrs kā iepriekšējais. Turklāt tie ir veidoti tā, lai šie laika kursi būtu arvien mazāki.
• Uzņēmums reāllaikā: Stingri reāllaika SSOO ir vēl viens veids, kurā laiks var tikt zaudēts, taču novēlotas atbildes nebūtu derīgas.

RTOS lietojumprogrammas

RTOS ir vienkārša, viegla sistēma, ko izmanto ierobežotām vai vienkāršām sistēmām, piemēram, iegultām ierīcēm. Tas padara tos ideāli piemērotus pieteikumi kā:

• rūpnieciskā kontrole.
• Telefona pārslēgšana.
• Lidojuma vadība.
• Simulācijas reāllaikā.
• militārie pielietojumi.
• Sadzīves tehnika.
• Pamata plaša patēriņa elektronikas ierīces.
• Roboti
• Utt

RTOS īpašības

RTOS ir vairākas īpatnības kas sniedz viņiem šīs priekšrocības salīdzinājumā ar pārējiem vienkāršajiem pārvaldības uzdevumiem. Lai tos labāk izprastu, ir jāzina virkne pamatjēdzienu:

• process vai uzdevums: ir apakšprogramma, kas darbojas paralēli RTOS. Šis process var veikt daudzus uzdevumus, sākot no perifērijas kontroles līdz citu darbību veikšanai.
• Strādāt: Šis ir procesa izpildes laikam nepieciešamais nosaukums.
• Plānotājs: RTOS plānotājs ļauj pārvaldīt izpildīto procesu prioritātes un laikus. Un ir divi galvenie veidi:
  • Kooperatīvs: vispirms izsauc augstākās prioritātes procesus un, kad process beidzas, izsauc citu vai, ja process aizņem ilgāku laiku, nekā paredzēts, to nogalina un izsauc nākamo.
  • ekspropriējošs: Ik pa laikam tas automātiski izsauc procesu, taču tas var izraisīt kļūdas, jo procesiem ir slikta prioritāte vai atkarībām. Lai izvairītos no šīm problēmām, tiek ieviests semaforu jēdziens.
• Luksofori: tie darbojas līdzīgi kā satiksmes procesi, kontrolējot, kad process ir procesā un paralizējot pārējo procesu ienākšanu, un, kad tas atstāj resursus brīvus, dod "zaļo gaismu" nākamajam. ievadiet. Dažiem RTOS ir vairāki semafori, no kuriem katrs ir raksturīgs koplietotajam resursam.
• Colas: tos izmanto, lai sazinātos starp procesiem, kā buferi, piemēram, pagaidu datu glabāšanai vai ja ir vairāki elementi, kas atgriež datus vienam uztvērējam.
• Pārtraukumi: tās darbojas tāpat kā laika dalīšanas operētājsistēmās, taču RTOS ir dažas īpatnības. Šos pārtraukumu veidus kontrolieris izmanto laika pārvaldībai.

RTOS piemēri

Ja jums rodas jautājums par ko RTOS operētājsistēmas pastāv, patiesība ir tāda, ka ir liels skaits gan patentētu, gan atvērtā koda:

• Arm OS: operētājsistēma, kas paredzēta Cortex-M, Cortex-R, Cortex-A un licencēta saskaņā ar Apache 2.0 licenci.
• eCos: saskaņā ar modificēto GNU GPL licenci tā ir vēl viena atvērtā pirmkoda operētājsistēma ARM-XScale-Cortex-M, CalmRISC, 680 × 0-ColdFire, fr30, FR-V, H8, IA-32, MIPS, MN10300, OpenRISC, PowerPC , SPARC, SuperH un V8xx.
• reljefs: ir patentēta RTOS sistēma IoT un iegultām lietojumprogrammām ar ARM7/9/11, ARM Cortex-A/R/M, AVR, AVR32, C16x, CR16C, ColdFire, H8, HCS12, M16C, M32C, MSP430, NIOS2 arhitektūrām , PIC18/24/32, R32C, R8C, RISC-V, RL78, RH850, RX100/200/600/700, RZ, SH2A, STM8, ST7, V850, 78K0 un 8051.
• FreeRTOS: saskaņā ar MIT atvērtā koda licenci tas ir paredzēts iegulšanai ar ARM, AVR, AVR32, ColdFire, ESP32, HCS12, IA-32, Cortex-M3-M4-M7, Infineon XMC4000, MicroBlaze, MSP430, PIC, PIC32, Renesas arhitektūras H8/S, RISC-V, RX100-200-600-700, 8052, STM32, TriCore un EFM32.
• Fuksija: Tā ir slavenā Google izveidotā atvērtā pirmkoda sistēma, kas paredzēta darbam gan x86-64, gan ARM64.
• KolibriOS: RTOS sistēma x86 ar bezmaksas GNU GPL licenci.
• lynxOS: vēl viens RTOS, taču šis ir patentēts, un tik atšķirīgām arhitektūrām kā Motorola 68010, x86/IA-32, ARM, Freescale PowerPC, PowerPC 970 un LEON. Turklāt tam ir POSIX sertifikāts.
• Neutrino: patentēta reāllaika sistēma ARM, MIPS, PPC, SH, x86 un XScale.
• Fēnikss-RTOS: saskaņā ar pieļaujamo BSD licenci, ar atbalstu ARMv7 Cortex-M, ARMv7 Cortex-A, IA-32 un RISC-V arhitektūrām.
• QNX: pieder, un bija ļoti populārs. Tas ir paredzēts, lai atbalstītu x86-64, ARM32, ARM64 un vecākus MIPS, PowerPC, SH-4, StrongARM, XScale.
• Linux: Lai gan parasti izmanto daļlaika koplietošanas režīmā, kodols var darboties arī kā RTOS tuvinājums iegultai.
• Windows CE y Windows 10 IoT: Microsoft ir arī šīs patentētās operētājsistēmas reāllaika versijas.
• Zefīrs: saskaņā ar Apache 2.0 licenci ir pieejams arī šis cits atvērtā pirmkoda RTOS priekš ARM (Cortex-M, Cortex-R un Cortex-A Series), x86, x86-64, ARC, RISC-V, Nios II, Xtensa un SPARC .