Čo je operačný systém v reálnom čase (RTOS) a ako funguje?

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Keď začujeme slovo operačný systém, v prvom rade si uvedomíme, že operačný systém používaný v prenosných počítačoch a počítačoch. Spravidla používame rôzne typy operačných systémov, ako sú Windows XP, Linux, Ubuntu, Windows 7,8.8.1 a 10. V smartfónoch sú to operačné systémy ako KitKat, Jellybean, marshmallow a Nougat. V digitálnom elektronickom zariadení existuje určitý druh operačného systému, ktorý vyvinula spoločnosť program mikrokontrolérov . Existujú rôzne typy operačných systémov vyvíjať pre mikrokontrolér, ale tu sme diskutovali o operačnom systéme v reálnom čase.

Čo je operačný systém v reálnom čase?

RTOS je operačný systém, je mozgom systému v reálnom čase a jeho reakciou na vstupy okamžite. V RTOS bude úloha dokončená do zadaného času a jej odpovedí predvídateľným spôsobom na nepredvídateľné udalosti. Štruktúra RTOS je uvedená nižšie.




Štruktúra RTOS

Štruktúra RTOS

Typy RTOS

Nasledujú tri rôzne typy RTOS



  • Mäkký operačný systém v reálnom čase
  • Tvrdý operačný systém v reálnom čase
  • Pevný operačný systém v reálnom čase
Typy RTOS

Typy RTOS

Mäkký operačný systém v reálnom čase

Mäkký operačný systém v reálnom čase má určité termíny, ktoré môžu byť premeškané a akciu urobí v čase t = 0 +. Mäkký operačný systém v reálnom čase je typom OS a neobsahuje obmedzenie na extrémne pravidlá. Kritický čas tohto operačného systému je do istej miery oneskorený. Príklady tohto operačného systému sú digitálny fotoaparát, mobilné telefóny, online dáta atď.

Mäkký operačný systém v reálnom čase

Mäkký operačný systém v reálnom čase

Tvrdý operačný systém v reálnom čase

Toto je tiež typ OS a je predpovedaný termínom. Predpovedané termíny budú reagovať v čase t = 0. Niektoré príklady tohto operačného systému sú ovládanie airbagu v automobile, protiblokovacia brzda, systém riadenia motora atď.

Pevný operačný systém v reálnom čase

Vo firemnom reálnom čase má operačný systém určité časové obmedzenia, nie sú prísne a môže to mať nežiaduce účinky. Príklady tohto operačného systému sú vizuálna kontrola v priemyselnej automatizácii.


Práca s operačným systémom v reálnom čase

Nasledujú rôzne typy základných funkcií RTOS

  • Prioritný plánovač
  • Rutina prerušenia systémových hodín
  • Deterministické správanie
  • Synchronizácia a zasielanie správ
  • Služba RTOS

Prioritný plánovač

V plánovači založenom na prioritách je väčšina RTOS medzi 32 a 256 možnými prioritami pre jednotlivé úlohy alebo procesy. Tento plánovač spustí proces s najvyššou prioritou. Ak je úloha spustená na CPU, potom beží ďalšia úloha s najvyššou prioritou a procesy pokračujú.

V systéme bude mať proces s najvyššou prioritou procesor

  • Beží sa to zatvárať
  • Ak je pôvodná úloha predbiehaná novým, je pripravený proces s vysokou prioritou.

Existujú tri stavy úloh alebo procesov, ktoré sú pripravené na spustenie a druhý je blokovaný a popis každého stavu je uvedený nižšie.

Pripravený na beh

O pripravenosti na spustenie sa hovorí, keď má proces všetky zdroje na spustenie, ale nemal by byť v spustenom stave. Potom sa nazýva ako pripravený na spustenie.

Beží

Ak sa úloha vykonáva, hovorí sa, že má spustený stav.

Zablokované

Ak v tomto stave nemá dostatok zdrojov na spustenie, odošle sa do zablokovaného stavu.

Na naplánovanie úlohy sú upravené tri techniky, ktoré nasledujú s ich popisom.

Plánovanie spolupráce

Pri tomto type plánovania bude úloha bežať, kým sa nedokončí vykonávanie

Round Robin Scheduling

V tomto plánovaní je každému procesu pridelený pevný časový úsek a proces musí dokončiť svoje vykonávanie, inak úloha stratí tok a generovanie údajov.

Preventívne plánovanie

Preventívne plánovanie zahŕňa prioritné časovo závislé pridelenie času. Spravidla sa používa 256 úrovní priority a každá úloha má jedinečnú úroveň priority. Existujú systémy, ktoré podporujú vyššiu prioritnú úroveň a viaceré úlohy majú určité priority.

Rutina prerušenia systémových hodín

Na vykonávanie časovo citlivej operácie poskytne RTOS akýsi druh systémových hodín. Ak sú k dispozícii systémové hodiny 1ms, musíte úlohu dokončiť za 50ms. Obyčajne existuje API, ktoré vás nasleduje a poviete „O 50 ms ma zobuď“. Úloha by teda mala byť v spánkovej polohe, kým sa RTOS neprebudí. Máme dve oznámenia, že prebudený nezabezpečí spustenie presne v tom čase, záleží to na priorite a ak momentálne beží vyššia priorita, oneskorilo by sa to.

Deterministické správanie

RTOS sa posúva do veľkej miery, aby chránil to, že či už ste vykonali 100 alebo 10 úloh, nerobí žiadny rozdiel vo vzdialenosti na prepnutie kontextu a určuje ďalšiu úlohu s najvyššou prioritou. V deterministickej oblasti oblasti je RTOS manipulácia s prerušením, keď je im signalizovaná linka prerušenia, RTOS okamžite vykoná akciu správnej rutiny obsluhy prerušenia a s prerušením sa zaobíde bez akéhokoľvek oneskorenia.

Musíme rátať s tým, že vývojári projektu napíšu hardvérové ​​ISR. Doteraz RTOS dáva ISR pre sériové porty, systémové hodiny a môže to byť sieťový hardvér, ale ak existuje niečo špecializované ako signály kardiostimulátora, akčné členy atď., Nie sú súčasťou RTOS.

Toto je všetko o hrubých zovšeobecneniach a v RTOS existuje veľká rozmanitosť implementácie. Niektoré z RTOS sú prevádzkované odlišne a vyššie uvedený popis je vhodný pre veľkú časť existujúcich RTOS.

Synchronizácia a zasielanie správ

Synchronizácia a zasielanie správ poskytuje komunikáciu medzi úlohou jedného systému s iným systémom a nasledujúcimi službami zasielania správ. Na synchronizáciu interných aktivít sa používa príznak udalosti a na odosielanie textových správ, ktoré môžeme použiť v poštovej schránke, vo fajčeniach a vo frontoch správ. V spoločných dátových oblastiach sa používajú semafory.

  • Semafory
  • Príznaky udalostí
  • Poštové schránky
  • Rúry
  • Fronty správ

Služba RTOS

Najdôležitejšou súčasťou operačného systému je jadro. Pri monitorovaní hardvéru by sa malo tejto úlohe uľaviť a jadro zodpovednosti musí spravovať a prideľovať zdroje. Ak úloha nedokáže zakaždým získať pozornosť CPU, potom existujú ďalšie služby poskytované jadrom. Nasledujúce sú

  • Časové služby
  • Služby prerušenia manipulácie
  • Služby správy zariadení
  • Služby správy pamäte
  • Vstupno-výstupné služby

Výhody RTOS

  • Keď sú všetky zdroje a zariadenia neaktívne, RTOS poskytuje maximálnu spotrebu systému a vyšší výkon.
  • Pri vykonávaní úlohy nie je šanca na získanie chyby, pretože RTOS neobsahuje chyby.
  • Alokácia pamäte je najlepší typ na správu v tomto type systému.
  • V tomto type systému je čas radenia veľmi malý.
  • Pretože program je malý, používa sa v systéme RTOS vstavaný systém ako doprava a iné.

V tomto článku sme diskutovali o tom, ako bude operačný systém v reálnom čase fungovať. Dúfam, že ste si pri prečítaní tohto článku prečítali niektoré základné informácie. Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa tohto článku alebo realizovať elektrotechnické projekty , neváhajte a komentujte v nasledujúcej časti. Tu je otázka, aké sú funkcie systému RTOS?