Što je operativni sustav u stvarnom vremenu (RTOS) i kako funkcionira?

Što je operativni sustav u stvarnom vremenu (RTOS) i kako funkcionira?

Kad čujemo riječ operativni sustav, prvo nam na pamet pada operativni sustav koji se koristi u prijenosnim računalima i računalima. Općenito koristimo različite vrste operativnih sustava poput Windows XP, Linux, Ubuntu, Windows 7,8.8.1 i 10. U pametnim telefonima operativni sustavi su poput KitKat, Jellybean, marshmallow i Nougat. U digitalnom elektroničkom uređaju postoji neka vrsta operativnog sustava koji je razvio program mikrokontrolera . Tamo su različite vrste operativnih sustava razviti za mikrokontroler, ali ovdje smo razgovarali o operativnom sustavu u stvarnom vremenu.



Što je operativni sustav u stvarnom vremenu?

RTOS je operativni sustav, mozak je sustava u stvarnom vremenu i njegova reakcija na ulaze odmah. U RTOS-u će se zadatak izvršiti do navedenog vremena i njegovi odgovori na predvidljiv način na nepredvidive događaje. Struktura RTOS-a prikazana je u nastavku.


Struktura RTOS-a

Struktura RTOS-a





Vrste RTOS-a

Slijede tri različite vrste RTOS-a

  • Mekani operativni sustav u stvarnom vremenu
  • Tvrdi operativni sustav u stvarnom vremenu
  • Čvrst operativni sustav u stvarnom vremenu
Vrste RTOS-a

Vrste RTOS-a



Mekani operativni sustav u stvarnom vremenu

Mekani operativni sustav u stvarnom vremenu ima određene rokove, možda će se propustiti i poduzet će radnju u trenutku t = 0 +. Mekani operativni sustav u stvarnom vremenu vrsta je OS-a i ne sadrži ograničenja na ekstremna pravila. Kritično vrijeme ovog operativnog sustava donekle je odgođeno. Primjeri ovog operativnog sustava su digitalni fotoaparat, mobiteli i mrežni podaci itd.

Mekani operativni sustav u stvarnom vremenu

Mekani operativni sustav u stvarnom vremenu

Tvrdi operativni sustav u stvarnom vremenu

Ovo je također vrsta OS-a i predviđa se u roku. Predviđeni rokovi reagirat će u trenutku t = 0. Neki primjeri ovog operativnog sustava su kontrola zračnog jastuka u automobilima, antiblokirna kočnica i sustav upravljanja motorom itd.

Čvrst operativni sustav u stvarnom vremenu

U tvrtki u stvarnom vremenu operativni sustav ima određena vremenska ograničenja, nisu stroga i može prouzročiti neželjene učinke. Primjeri ovog operativnog sustava su vizualni pregled industrijske automatizacije.


Rad s operativnim sustavom u stvarnom vremenu

Slijede različite vrste osnovnih funkcionalnosti RTOS-a

  • Planer zasnovan na prioritetu
  • Rutina prekida sistemskog sata
  • Determinističko ponašanje
  • Sinkronizacija i razmjena poruka
  • RTOS usluga

Planer temeljen na prioritetu

U planeru zasnovan na prioritetima, većina RTOS-a ima između 32 i 256 mogućih prioriteta za pojedinačne zadatke ili procese. Ovaj planer će pokrenuti postupak s najvišim prioritetom. Ako se zadatak izvodi na CPU-u, tada se izvodi sljedeći zadatak s najvišim prioritetom i kontinuirano nastavlja procese.

U sustavu će proces s najvećim prioritetom imati CPU

  • Trči zatvoriti
  • Ako izvorni zadatak preuzme novi, tada se priprema postupak s visokim prioritetom.

Postoje tri stanja zadataka ili procesa koja su spremna za pokretanje, a drugo je blokirano, a opis svakog stanja dat je u nastavku.

Spremni za trčanje

Govori se da je spremno za pokretanje kada proces ima sve resurse za pokretanje, ali ne bi trebao biti u stanju pokretanja. Tada se poziva kao spreman za trčanje.

Trčanje

Ako se zadatak izvršava, tada se kaže da ima pokrenuto stanje.

Blokiran

U ovom stanju, ako nema dovoljno resursa za pokretanje, onda se šalje u blokirano stanje.

Tri tehnike izmijenjene su kako bi se rasporedio zadatak, slijede slijedeće s njihovim opisom.

Zakazivanje suradnje

U ovoj vrsti rasporeda, zadatak će se izvoditi dok se izvršenje ne dovrši

Round Robin zakazivanje

U ovom zakazivanju, svakom procesu se dodjeljuje fiksni vremenski interval i postupak treba dovršiti svoje izvršavanje, inače zadatak gubi svoj protok i generiranje podataka.

Preventivno zakazivanje

Preventivno zakazivanje uključuje prioritetno raspoređivanje vremena ovisno o vremenu. Općenito se koristi 256 razina prioriteta, a svaki zadatak ima jedinstvenu razinu prioriteta. Postoje neki sustavi koji podržavaju razinu prioriteta, a više zadataka ima neke prioritete.

Rutina prekida sistemskog sata

Da bi izvršio vremenski osjetljivu operaciju, RTOS će pružiti neku vrstu sistemskih satova. Ako postoji sistemski sat od 1 ms, zadatak morate izvršiti za 50 ms. Obično postoji API koji vas prati kako biste rekli 'Probudite me za 50ms'. Stoga bi zadatak bio u položaju za spavanje dok se RTOS ne probudi. Imamo dvije obavijesti da probuđeni neće osigurati da se pokrene točno u to vrijeme, to ovisi o prioritetu i ako bi trenutno radio veći prioritet, to bi bilo odgođeno.

Determinističko ponašanje

RTOS se pomiče u velikoj mjeri kako bi zaštitio da, bez obzira jeste li poduzeli 100 zadataka ili 10 zadataka, ne pravi razliku u udaljenosti za prebacivanje konteksta i određuje sljedeći zadatak s najvišim prioritetom. U glavnom području determinističko, RTOS je upravljanje prekidima, kada im se signalizira linija prekida, RTOS odmah poduzima radnju ispravne rutine usluge prekida i prekidom se rukuje bez odgađanja.

Moramo zvučati da će programeri projekta napisati ISR-ove specifične za hardver. Prije toga RTOS daje ISR-ove za serijske priključke, satove sustava i možda je mrežni hardver, ali ako postoji nešto specijalizirano poput signala pejsmejkera, aktuatora itd., Nisu dio RTOS-a.

Ovdje se radi o grubim generalizacijama i u RTOS-u postoji velika raznolikost provedbe. Neki od RTOS-a rade različito, a gornji je opis sposoban za velik dio postojećih RTOS-a.

Sinkronizacija i razmjena poruka

Sinkronizacija i razmjena poruka omogućuje komunikaciju između zadatka jednog sustava s drugim sustavom i sljedećih usluga razmjene poruka. Za sinkronizaciju internih aktivnosti koristi se zastava događaja i za slanje tekstualnih poruka koje možemo koristiti u poštanskom sandučiću, cijevima i redovima poruka. U zajedničkim podatkovnim područjima koriste se semafori.

  • Semafori
  • Zastave događaja
  • Poštanski sandučići
  • Cijevi
  • Redovi poruka

Usluga RTOS

Najvažniji dio operativnog sustava je kernel. Da bi se nadzirao hardver, zadatak bi trebao biti oslobođen, a odgovornosti kernel upravlja i raspoređuje resurse. Ako zadatak ne može privući pažnju CPU-a svaki put, postoje neke druge usluge koje jezgra pruža. Slijede

  • Vremenske usluge
  • Usluge upravljanja prekidima
  • Usluge upravljanja uređajima
  • Usluge upravljanja memorijom
  • Ulazno-izlazne usluge

Prednosti RTOS-a

  • Kad su svi resursi i uređaji neaktivni, tada RTOS daje maksimalnu potrošnju sustava i više rezultata.
  • Kada se zadatak izvršava, nema šanse za pogrešku jer je RTOS bez pogrešaka.
  • Dodjela memorije je najbolji tip za upravljanje u ovoj vrsti sustava.
  • U ovoj je vrsti sustava vrijeme prebacivanja vrlo malo.
  • Zbog male veličine programa, RTOS se koristi u sustavu Windows ugrađeni sustav poput prijevoza i drugih.

U ovom smo članku razgovarali o tome kako će funkcionirati operativni sustav u stvarnom vremenu. Nadam se da ste čitajući ovo dobili neke osnovne informacije. Ako imate pitanja u vezi s ovim člankom ili za provedbu električnih projekata , slobodno komentirajte u odjeljku ispod. Evo pitanja za vas, koje su funkcije RTOS-a?