Кілька днів тому я зробив вступ про СТР, операційна система для роботів, хоча це не зовсім ОС, як її розуміють у обчислювальній техніці, а скоріше фреймворк для розробники робототехніки. Тепер настала черга ОСРВ, яка також не є операційною системою, а скоріше дуже специфічним типом операційної системи.
Ці операційні системи дуже важливі для вбудовані або вбудовані пристрої малої потужності, оскільки зазвичай ними керують. Крім того, вони також важливі в промисловому застосуванні, для контролю багатьох процесів.
Що таке RTOS?
Un RTOS (Операційна система реального часу) Це, як випливає з назви, операційна система реального часу. Це відрізняється від операційних систем із розподілом часу тим, що ви працюєте в середовищі, де результати відомі на основі системних введених даних і відбуваються у відомий час. Тому вони є більш передбачуваними та стабільними для керування конкретними завданнями, а процеси зазвичай постійно знаходяться в пам’яті (у процесах із розподілом часу планувальник завантажує та вивантажує з основної пам’яті за потреби).
За приклад, уявіть собі ОСРВ, що використовується для промислової машини на конвеєрі. Він відповідав би за виконання програмного забезпечення для час від часу свердління деталей. Якщо планувальник операційної системи не працював у режимі реального часу, цілком імовірно, що він буде працювати в непарний час, що призведе до того, що свердління не буде виконано вчасно... Будучи в режимі реального часу, ОСРВ може завершити виконання програми за X раз і повторіть його виконання, щоб виконати все свердління вчасно.
Звичайно, будучи операційною системою, вона також поділяє основи будь-якої іншої ОС, тобто це система, здатна керувати обладнанням і надавати низку послуг до додатків.
Типи ОСРВ
Є кілька Типи операційні системи реального часу або ОСРВ:
- Жорсткий режим реального часу: Це сувора операційна система реального часу, де її процеси повинні виконуватися в певний час.
- М'який режим реального часу: гнучкий режим реального часу, де під час виконання процесів іноді можуть бути втрачені майже незначні моменти, тобто він не такий суворий, як попередній. Крім того, вони розроблені таким чином, що ці часові курси все менше.
- Фірма в реальному часі: Фірмові SSOO в реальному часі – це ще один тип, у якому можна втратити час, але пізні відповіді не будуть дійсними.
Застосування ОСРВ
RTOS — це проста, легка система, яка використовується для обмежених або простих систем, таких як вбудовані пристрої. Це робить їх ідеальними для застосування як:
- промисловий контроль.
- Переключення телефону.
- Контроль польотів.
- Симуляції в режимі реального часу.
- військове застосування.
- Побутова техніка.
- Основні пристрої побутової електроніки.
- Роботи
- І т.д.
Характеристики ОСРВ
ОСРВ мають ряд особливості що дає їм переваги перед іншими для тих простих управлінських завдань. Щоб краще зрозуміти їх, необхідно знати ряд основних понять:
- процес або завдання: це підпрограма, яка працює паралельно з ОСРВ. Цей процес може виконувати багато завдань, від керування периферійним пристроєм до виконання інших дій.
- Працювати: Це назва часу, необхідного для виконання процесу.
- Планувальник: планувальник RTOS дозволяє керувати пріоритетами та часом виконуваних процесів. І є два основних типи:
- Кооперативний: спочатку викликає процеси найвищого пріоритету, а коли процес закінчується, він викликає інший або, якщо процес займає більше часу, ніж очікувалося, припиняє його та викликає наступний.
- експропріаційний: час від часу він автоматично викликає процес, але це може призвести до помилок через поганий пріоритет у процесах або залежностях. Щоб уникнути цих проблем, введено поняття семафорів.
- Світлофор: вони працюють так само, як і трафік, контролюючи, коли процес триває, і паралізуючи вхід інших процесів, і, коли він залишає ресурси вільними, дає «зелене світло» для наступного. увійти. Деякі ОСРВ мають кілька семафорів, кожен з яких специфічний для спільного ресурсу.
- Кола: вони використовуються для зв'язку між процесами, як буфер, наприклад, для тимчасового зберігання даних або коли є кілька елементів, які повертають дані одному одержувачу.
- Перебої: вони працюють як операційні системи з розподілом часу, але в ОСРВ є деякі особливості. Ці типи переривань використовуються контролером для управління часом.
Приклади ОСРВ
Якщо вам цікаво, що Операційні системи RTOS існує, правда полягає в тому, що існує велика кількість, як власних, так і відкритих:
- Arm OS: операційна система, розроблена для Cortex-M, Cortex-R, Cortex-A та ліцензована за ліцензією Apache 2.0.
- еко: за зміненою ліцензією GNU GPL це інша операційна система з відкритим кодом для ARM-XScale-Cortex-M, CalmRISC, 680×0-ColdFire, fr30, FR-V, H8, IA-32, MIPS, MN10300, OpenRISC, PowerPC , SPARC, SuperH і V8xx.
- тиснення: це запатентована система RTOS для IoT і вбудованих додатків з архітектурою ARM7/9/11, ARM Cortex-A/R/M, AVR, AVR32, C16x, CR16C, ColdFire, H8, HCS12, M16C, M32C, MSP430, NIOS , PIC2/18/24, R32C, R32C, RISC-V, RL8, RH78, RX850/100/200/600, RZ, SH700A, STM2, ST8, V7, 850K78 і 0.
- FreeRTOS: згідно з ліцензією MIT з відкритим кодом, він призначений для вбудовування з ARM, AVR, AVR32, ColdFire, ESP32, HCS12, IA-32, Cortex-M3-M4-M7, Infineon XMC4000, MicroBlaze, MSP430, PIC, PIC32, Renes архітектури H8/S, RISC-V, RX100-200-600-700, 8052, STM32, TriCore і EFM32.
- Фуксія: Це відома система з відкритим кодом, створена Google і призначена для роботи як на x86-64, так і на ARM64.
- КолібріОС: система RTOS для x86 під безкоштовною ліцензією GNU GPL.
- lynxOS: інша ОСРВ, але ця власна, і для архітектур, таких як Motorola 68010, x86/IA-32, ARM, Freescale PowerPC, PowerPC 970 і LEON. Крім того, він сертифікований POSIX.
- Нейтрино: запатентована система реального часу для ARM, MIPS, PPC, SH, x86 і XScale.
- Фенікс-RTOS: під дозвільною ліцензією BSD з підтримкою архітектур ARMv7 Cortex-M, ARMv7 Cortex-A, IA-32 і RISC-V.
- QNX: володіє і був дуже популярним. Він розроблений для підтримки x86-64, ARM32, ARM64 і більш ранніх MIPS, PowerPC, SH-4, StrongARM, XScale.
- Linux: Хоча ядро зазвичай використовується в режимі спільного використання часу, ядро також може працювати як наближення до ОСРВ для вбудованого.
- Windows CE y Windows 10 IoT: Microsoft також має ці версії своєї власної операційної системи в режимі реального часу.
- Zephyr: під ліцензією Apache 2.0 також є інша ОСРВ з відкритим кодом для ARM (серії Cortex-M, Cortex-R і Cortex-A), x86, x86-64, ARC, RISC-V, Nios II, Xtensa і SPARC .