RTOS: apakah itu sistem pengendalian masa nyata

Beberapa hari lepas saya buat perkenalan tentang STR, sistem pengendalian untuk robot, walaupun ia bukan OS yang betul-betul difahami dalam pengkomputeran, sebaliknya rangka kerja untuk pemaju robotik. Sekarang giliran RTOS, yang juga bukan sistem pengendalian, melainkan jenis sistem pengendalian yang sangat khusus.

Sistem pengendalian ini sangat penting untuk peranti terbenam atau terbenam kapasiti kecil, kerana ia biasanya diuruskan oleh mereka. Selain itu, ia juga penting dalam aplikasi perindustrian, untuk mengawal banyak proses.

Apakah RTOS?

Un RTOS (Sistem Pengendalian Masa Nyata) Ia adalah, seperti namanya, sistem pengendalian masa nyata. Ini berbeza daripada sistem pengendalian perkongsian masa kerana anda bekerja dalam persekitaran di mana hasil output diketahui berdasarkan input sistem dan berlaku pada masa yang diketahui. Oleh itu, mereka lebih boleh diramal dan stabil untuk mengawal tugas tertentu, dan proses biasanya berada secara kekal dalam ingatan (dalam proses perkongsian masa, penjadual memuatkan dan memunggah daripada memori utama mengikut keperluan).

Oleh ejemplo, bayangkan RTOS yang digunakan untuk mesin perindustrian pada barisan pemasangan. Ia akan bertanggungjawab melaksanakan perisian untuk menggerudi bahagian dari semasa ke semasa. Jika penjadual sistem pengendalian tidak berfungsi dalam masa nyata, kemungkinan besar ia akan berjalan pada masa yang ganjil, yang akan menyebabkan penggerudian tidak dilakukan tepat pada masanya... Sebagai masa nyata, RTOS boleh menyelesaikan pelaksanaan program dalam masa X dan ulangi pelaksanaannya untuk melaksanakan semua penggerudian tepat pada masanya.

Sudah tentu, sebagai sistem pengendalian, ia juga berkongsi asas-asas mana-mana OS lain, iaitu, ia adalah sistem yang mampu mengurus perkakasan dan menyediakan satu siri perkhidmatan kepada aplikasi.

Jenis RTOS

Beberapa jenis sistem pengendalian masa nyata atau RTOS:

Masa Nyata Sukar: ia adalah sistem pengendalian masa nyata yang ketat, di mana prosesnya mesti dilaksanakan pada masa tertentu.
Masa Nyata Lembut: masa nyata yang fleksibel, di mana apabila melaksanakan proses, sekejap yang hampir boleh diabaikan kadangkala boleh hilang, iaitu, ia tidak seketat yang sebelumnya. Di samping itu, ia direka supaya kursus masa ini semakin kecil.
Masa Nyata Teguh: SSOO masa nyata firma ialah jenis lain yang masa boleh hilang, tetapi respons lewat tidak akan sah.

Aplikasi RTOS

RTOS ialah sistem ringkas dan ringan yang digunakan untuk sistem terhad atau ringkas, seperti peranti terbenam. Ini menjadikan mereka sempurna untuk aplikasi sebagai:

kawalan industri.
Pertukaran telefon.
Kawalan penerbangan.
Simulasi dalam masa nyata.
aplikasi ketenteraan.
Peralatan rumah.
Peranti elektronik pengguna asas.
Robot.
Dll

Ciri-ciri RTOS

RTOS mempunyai beberapa keanehan yang memberi mereka kelebihan berbanding yang lain untuk tugas pengurusan yang mudah itu. Untuk memahaminya dengan lebih baik, perlu mengetahui beberapa siri konsep asas:

proses atau tugas: ialah subprogram yang berjalan selari dengan RTOS. Proses ini boleh melakukan banyak tugas, daripada mengawal peranti kepada melakukan tindakan lain.
Kerja: Ini adalah nama yang diberikan kepada masa yang diperlukan untuk melaksanakan proses.
Perancang: penjadual RTOS membolehkan anda mengurus keutamaan dan masa proses yang dilaksanakan. Dan terdapat dua jenis utama:
- Koperasi: memanggil proses keutamaan tertinggi dahulu dan apabila proses tamat ia memanggil satu lagi atau, jika proses mengambil masa lebih lama daripada yang dijangkakan, membunuhnya dan memanggil yang seterusnya.
- ekspropriatif: Dari semasa ke semasa ia secara automatik memanggil proses, tetapi ini boleh menyebabkan ralat disebabkan keutamaan yang lemah dalam proses atau kebergantungan. Untuk mengelakkan masalah ini, konsep semaphore diperkenalkan.
Lampu isyarat: mereka bekerja dengan cara yang sama seperti trafik, mengawal apabila proses sedang dalam proses dan melumpuhkan kemasukan proses yang lain dan, apabila ia membiarkan sumber bebas, ia memberikan "lampu hijau" untuk proses seterusnya masuk. Sesetengah RTOS mempunyai berbilang semaphore, setiap satu khusus untuk sumber yang dikongsi.
Kola: ia digunakan untuk berkomunikasi antara proses, sebagai penimbal, contohnya untuk penyimpanan data sementara atau apabila terdapat beberapa elemen yang mengembalikan data kepada penerima tunggal.
Gangguan: ia berfungsi seperti sistem pengendalian perkongsian masa, tetapi dalam RTOS terdapat beberapa keanehan. Jenis gangguan ini digunakan untuk pengurusan masa oleh pengawal.

Contoh RTOS

Sekiranya anda tertanya-tanya apa Sistem pengendalian RTOS wujud, kebenarannya ialah terdapat sejumlah besar, kedua-dua proprietari dan sumber terbuka:

OS lengan: sistem pengendalian yang direka untuk Cortex-M, Cortex-R, Cortex-A, dan dilesenkan di bawah lesen Apache 2.0.
eko: di bawah lesen GNU GPL yang diubah suai, ia merupakan satu lagi sistem pengendalian sumber terbuka untuk ARM-XScale-Cortex-M, CalmRISC, 680×0-ColdFire, fr30, FR-V, H8, IA-32, MIPS, MN10300, OpenRISC, PowerPC , SPARC, SuperH dan V8xx.
timbul: ialah sistem RTOS proprietari, untuk IoT dan aplikasi terbenam dengan seni bina 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 dan 8051.
PercumaRTOS: di bawah lesen sumber terbuka MIT, ia bertujuan untuk dibenamkan dengan ARM, AVR, AVR32, ColdFire, ESP32, HCS12, IA-32, Cortex-M3-M4-M7, Infineon XMC4000, MicroBlaze, MSP430, PIC, PIC32, Renesas seni bina H8/S, RISC-V, RX100-200-600-700, 8052, STM32, TriCore dan EFM32.
Fuchsia: Ia adalah sistem sumber terbuka terkenal yang dicipta oleh Google dan direka untuk berfungsi pada kedua-dua x86-64 dan ARM64.
burung kolibri: sistem RTOS untuk x86 di bawah lesen GNU GPL percuma.
lynxOS: RTOS lain, tetapi proprietari yang satu ini, dan untuk seni bina yang berbeza seperti Motorola 68010, x86/IA-32, ARM, Freescale PowerPC, PowerPC 970 dan LEON. Selain itu, ia diperakui POSIX.
Neutrino: sistem masa nyata proprietari untuk ARM, MIPS, PPC, SH, x86 dan XScale.
Phoenix-RTOS: di bawah lesen BSD yang permisif, dengan sokongan untuk seni bina ARMv7 Cortex-M, ARMv7 Cortex-A, IA-32 dan RISC-V.
QNX: memiliki, dan sangat popular. Ia direka bentuk untuk menyokong x86-64, ARM32, ARM64 dan MIPS yang lebih awal, PowerPC, SH-4, StrongARM, XScale.
Linux: Walaupun biasanya digunakan dalam mod perkongsian masa, kernel juga boleh berfungsi sebagai anggaran kepada RTOS untuk dibenamkan.
Windows CE y Windows 10 IoT: Microsoft juga mempunyai versi masa nyata sistem pengendalian proprietarinya.
Zephyr: di bawah lesen Apache 2.0 terdapat juga RTOS sumber terbuka yang lain untuk ARM (Cortex-M, Cortex-R dan Cortex-A Series), x86, x86-64, ARC, RISC-V, Nios II, Xtensa dan SPARC .

Hardwarelibre