Несколько дней назад я представил о СПО, операционная система для роботов, хотя это не совсем ОС, как ее понимают в вычислительной технике, а скорее фреймворк для разработчики робототехники. Теперь очередь ОС реального времени, которая также не является операционной системой, а является очень особым типом операционной системы.
Эти операционные системы очень важны для встроенные или встроенные устройства небольшой мощности, так как обычно ими управляют. Кроме того, они также важны в промышленных приложениях для управления многими процессами.
Что такое ОСРВ?
Un ОСРВ (операционная система реального времени) Как следует из названия, это операционная система реального времени. Это отличается от операционных систем с разделением времени тем, что вы работаете в среде, где результаты вывода известны на основе входных данных системы и происходят в известное время. Поэтому они более предсказуемы и стабильны для управления конкретными задачами, а процессы обычно постоянно находятся в памяти (в процессах с разделением времени планировщик загружает и выгружает из основной памяти по мере необходимости).
По пример, представьте себе RTOS, используемую для промышленной машины на сборочной линии. Он будет отвечать за выполнение программного обеспечения для сверления деталей время от времени. Если планировщик операционной системы не работал в режиме реального времени, вполне вероятно, что он будет работать в нечетное время, что приведет к тому, что сверление не будет выполнено вовремя... В режиме реального времени ОСРВ может завершить выполнение программы. в X раз и повторите его выполнение, чтобы выполнить все сверления вовремя.
Конечно, будучи операционной системой, она также разделяет основы любой другой ОС, то есть это система, способная управлять оборудованием и предоставлять ряд услуг к приложениям.
Типы ОСРВ
Несколько тип операционные системы реального времени или RTOS:
- Жесткий режим реального времени: это операционная система строгого режима реального времени, где ее процессы должны выполняться в определенное время.
- Мягкое реальное время: гибкое реальное время, где при выполнении процессов иногда могут теряться почти ничтожные мгновения, то есть оно не такое строгое, как предыдущее. Кроме того, они сконструированы так, что эти временные ходы становятся все меньше.
- Фирма в реальном времени: Твердые SSOO в реальном времени — это еще один тип, в котором время может быть потеряно, но поздние ответы не будут действительными.
Приложения RTOS
RTOS — это простая, легкая система, используемая для ограниченных или простых систем, таких как встроенные устройства. Это делает их идеальными для применения как:
- промышленный контроль.
- Переключение телефона.
- Управление полетом.
- Моделирование в реальном времени.
- военные применения.
- Бытовая техника.
- Основные устройства бытовой электроники.
- Роботы.
- И т.д.
Характеристики ОСРВ
ОСРВ имеют ряд особенности это то, что дает им эти преимущества перед остальными для этих простых задач управления. Чтобы лучше понять их, необходимо знать ряд основных понятий:
- процесс или задача: это подпрограмма, работающая параллельно с RTOS. Этот процесс может выполнять множество задач, от управления периферийным устройством до выполнения других действий.
- Работать: это имя, присвоенное времени, которое требуется для выполнения процесса.
- Планировщик: планировщик RTOS позволяет управлять приоритетами и временем выполняемых процессов. И есть два основных вида:
- кооперативный: сначала вызывает процессы с наивысшим приоритетом, а когда процесс завершается, он вызывает другой или, если процесс занимает больше времени, чем ожидалось, убивает его и вызывает следующий.
- экспроприационный: Время от времени он автоматически вызывает процесс, но это может привести к ошибкам из-за плохого приоритета в процессах или зависимостях. Чтобы избежать этих проблем, вводится понятие семафоров.
- Светофор: они работают аналогично трафику, контролируя, когда процесс находится в процессе, и парализуя вход остальных процессов, а когда он оставляет ресурсы свободными, он дает «зеленый свет» следующему процессу. входить. Некоторые RTOS имеют несколько семафоров, каждый из которых относится к общему ресурсу.
- Приводы: они используются для связи между процессами в качестве буфера, например, для временного хранения данных или когда есть несколько элементов, которые возвращают данные одному приемнику.
- Прерывания: они работают так же, как и в операционных системах с разделением времени, но в RTOS есть некоторые особенности. Эти типы прерываний используются контроллером для управления временем.
Примеры ОСРВ
Если вам интересно, что Операционные системы RTOS существуют, правда в том, что их большое количество, как проприетарных, так и с открытым исходным кодом:
- Арм ОС: операционная система, разработанная для Cortex-M, Cortex-R, Cortex-A и распространяемая по лицензии Apache 2.0.
- ЭКОС: под измененной лицензией GNU GPL, это еще одна операционная система с открытым исходным кодом для ARM-XScale-Cortex-M, CalmRISC, 680×0-ColdFire, fr30, FR-V, H8, IA-32, MIPS, MN10300, OpenRISC, PowerPC , SPARC, SuperH и V8xx.
- тиснение: запатентованная система RTOS для IoT и встроенных приложений с архитектурами 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 и 8051.
- Freertos: под лицензией MIT с открытым исходным кодом предназначен для встраивания с ARM, AVR, AVR32, ColdFire, ESP32, HCS12, IA-32, Cortex-M3-M4-M7, Infineon XMC4000, MicroBlaze, MSP430, PIC, PIC32, Renesas архитектуры H8/S, RISC-V, RX100-200-600-700, 8052, STM32, TriCore и EFM32.
- Фуксия: это известная система с открытым исходным кодом, созданная Google и предназначенная для работы как на x86-64, так и на ARM64.
- КолибриОС: система RTOS для x86 под бесплатной лицензией GNU GPL.
- LynxOS: еще одна ОСРВ, но на этот раз проприетарная и для таких разных архитектур, как Motorola 68010, x86/IA-32, ARM, Freescale PowerPC, PowerPC 970 и LEON. Кроме того, он сертифицирован POSIX.
- Нейтрино: собственная система реального времени для ARM, MIPS, PPC, SH, x86 и XScale.
- Феникс-РТОС: под разрешающей лицензией BSD с поддержкой архитектур ARMv7 Cortex-M, ARMv7 Cortex-A, IA-32 и RISC-V.
- QNX: владеет, и был очень популярен. Он предназначен для поддержки x86-64, ARM32, ARM64 и более ранних версий MIPS, PowerPC, SH-4, StrongARM, XScale.
- Linux: хотя обычно используется в режиме разделения времени, ядро также может работать как аппроксимация ОСРВ для встраиваемых систем.
- Windows CE y Windows 10 IoT: Microsoft также имеет эти версии своей проприетарной операционной системы в реальном времени.
- Zephyr: под лицензией Apache 2.0 также существует другая ОСРВ с открытым исходным кодом для ARM (Cortex-M, Cortex-R и Cortex-A Series), x86, x86-64, ARC, RISC-V, Nios II, Xtensa и SPARC. .