Mikä on reaaliaikainen käyttöjärjestelmä (RTOS) ja miten se toimii?

Kun kuulemme sanan käyttöjärjestelmä, mielessä tulee ensin, että kannettavissa tietokoneissa ja tietokoneissa käytetty käyttöjärjestelmä. Yleensä käytämme erityyppisiä käyttöjärjestelmiä, kuten Windows XP, Linux, Ubuntu, Windows 7,8.8.1 ja 10. Älypuhelimissa käyttöjärjestelmät ovat kuten KitKat, Jellybean, vaahtokarkki ja Nougat. Digitaalisessa elektronisessa laitteessa on jonkinlainen käyttöjärjestelmä, jonka on kehittänyt mikro-ohjainohjelma . On erityyppisiä käyttöjärjestelmiä kehittää mikro-ohjainta varten, mutta tässä olemme keskustelleet reaaliaikaisesta käyttöjärjestelmästä.

Mikä on reaaliaikainen käyttöjärjestelmä?

RTOS on käyttöjärjestelmä, se on reaaliaikaisen järjestelmän aivot ja sen reaktio tuloihin välittömästi. RTOS: ssa tehtävä suoritetaan määrättyyn aikaan mennessä ja sen vastaukset ennustettavalla tavalla arvaamattomiin tapahtumiin. RTOS: n rakenne on esitetty alla.

RTOS: n rakenne

RTOS-tyypit

Seuraavia RTOS-tyyppejä on kolme

• Pehmeä reaaliaikainen käyttöjärjestelmä
• Kova reaaliaikainen käyttöjärjestelmä
• Kiinteä reaaliaikainen käyttöjärjestelmä

RTOS-tyypit

Pehmeä reaaliaikainen käyttöjärjestelmä

Pehmeällä reaaliaikaisella käyttöjärjestelmällä on tietyt määräajat, se voidaan jättää huomiotta ja ne ryhtyvät toimenpiteisiin t = 0 +. Pehmeä reaaliaikainen käyttöjärjestelmä on eräänlainen käyttöjärjestelmä, eikä se sisällä rajoja äärimmäisiin sääntöihin. Tämän käyttöjärjestelmän kriittinen aika viivästyy jossain määrin. Esimerkkejä tästä käyttöjärjestelmästä ovat digitaalikamera, matkapuhelimet ja verkkodata jne.

Pehmeä reaaliaikainen käyttöjärjestelmä

Kova reaaliaikainen käyttöjärjestelmä

Tämä on myös eräänlainen käyttöjärjestelmä ja se ennustetaan määräajasta. Ennustetut määräajat reagoivat aikaan t = 0. Joitakin esimerkkejä tästä käyttöjärjestelmästä ovat autojen turvatyynyn hallinta, lukkiutumattomat jarrut ja moottorin ohjausjärjestelmä jne.

Kiinteä reaaliaikainen käyttöjärjestelmä

Kiinteässä reaaliajassa käyttöjärjestelmällä on tiettyjä aikarajoituksia, ne eivät ole tiukkoja ja voivat aiheuttaa ei-toivottuja vaikutuksia.Esimerkkejä tästä käyttöjärjestelmästä ovat visuaalinen tarkastus teollisuusautomaatiossa.

Työskentely reaaliaikaisen käyttöjärjestelmän kanssa

RTOS: n perustoimintoja on erityyppisiä

• Prioriteettipohjainen ajoitin
• Järjestelmän kellon keskeytysrutiini
• Deterministinen käyttäytyminen
• Synkronointi ja viestit
• RTOS-palvelu

Prioriteettipohjainen ajoitin

Prioriteettipohjaisessa ajoituksessa suurin osa RTOS: sta on välillä 32-256 mahdollista prioriteettia yksittäisille tehtäville tai prosesseille. Tämä ajoitin suorittaa prosessin korkeimmalla prioriteetilla. Jos tehtävä on suorittimessa, seuraavaksi tärkein tehtävä suoritetaan ja jatketaan prosesseja.

Järjestelmässä korkeimman prioriteetin prosessilla on CPU

• Se loppuu
• Jos uusi tehtävä ennakoi alkuperäisen tehtävän, korkean prioriteetin prosessi valmistetaan.

Tehtävissä tai prosesseissa on kolme tilaa, jotka ovat kuin valmiita suoritettavaksi, ja toinen on estetty ja kuvaus jokaisesta tilasta annetaan alla.

Valmis juoksemaan

Valmis suoritettavaksi sanotaan olevan silloin, kun prosessilla on kaikki resurssit suoritettavaksi, mutta sen ei pitäisi olla käynnissä. Sitten sitä kutsutaan käyttövalmiiksi.

Juoksu

Jos tehtävä suoritetaan, sen sanotaan olevan käynnissä oleva tila.

Estetty

Jos siinä tilassa ei ole tarpeeksi resursseja suoritettavaksi, se lähetetään estettyyn tilaan.

Kolme tekniikkaa on muokattu tehtävän aikatauluttamiseksi. Seuraavassa on niiden kuvaus.

Yhteistyössä ajoitus

Tämän tyyppisessä ajoituksessa tehtävä suoritetaan, kunnes toteutus on valmis

Kierros Robin -aikataulu

Tässä ajoituksessa kullekin prosessille osoitetaan kiinteä aikaväli ja prosessin on suoritettava loppuun suorituksensa, muuten tehtävä menettää vuonsa ja datan tuottamisen.

Ennakoiva aikataulutus

Ennakoiva aikataulutus liittyy prioriteettiaikaan perustuvaan ajanjakoon. Yleensä käytetään 256 prioriteettitasoa ja jokaisella tehtävällä on ainutlaatuinen prioriteettitaso. On joitain järjestelmiä, jotka tukevat prioriteettitasoa, ja useilla tehtävillä on joitain prioriteetteja.

Järjestelmän kellon keskeytysrutiini

Aikaherkän toiminnan suorittamiseksi RTOS tarjoaa jonkinlaisen järjestelmän kellot. Jos järjestelmäkello on 1 ms, tehtävä on suoritettava 50 ms: n kuluttua. Yleensä on olemassa sovellusliittymä, joka seuraa sinua sanomaan '50 minuutin kuluttua herätä minut'. Siksi tehtävä olisi nukkumisasennossa, kunnes RTOS herää. Meillä on kaksi huomautusta, jotka herättävät eivät takaa juoksemista tarkalleen tuolloin, se riippuu prioriteetista ja jos korkeampi prioriteetti on käynnissä, se viivästyisi.

Deterministinen käyttäytyminen

RTOS siirtyy pitkälle suojatakseen, että riippumatta siitä, oletko ottanut 100 tehtävää vai 10 tehtävää, kontekstin vaihtaminen ei tee mitään eroa etäisyydessä ja se määrittää seuraavaksi tärkeimmän tehtävän. Ensisijaisella alueella deterministinen RTOS on keskeytyskäsittely, kun keskeytyslinja ilmoitetaan heille, RTOS suorittaa välittömästi oikean keskeytyspalvelurutiinin toiminnan ja keskeytystä käsitellään viipymättä.

Meidän on meluttava, että projektin kehittäjät kirjoittavat laitteistokohtaiset ISR: t. Aikaisemmin RTOS antaa ISR: n sarjaportteille, järjestelmäkelloille ja se voi olla verkkolaitteisto, mutta jos jotain erikoistunutta, kuten sydämentahdistimen signaalit, toimilaitteet jne., Eivät ole osa RTOS: ää.

Tämä koskee brutto yleistyksiä ja RTOS: ssa on laaja valikoima toteutuksia. Joitakin RTOS-laitteita käytetään eri tavalla, ja yllä oleva kuvaus soveltuu suurelle osalle olemassa olevia RTOS-laitteita.

Synkronointi ja viestit

Synkronointi ja viestit tarjoavat viestinnän järjestelmän tehtävän välillä toiseen järjestelmään ja seuraavat viestipalvelut. Sisäisten tapahtumien synkronoimiseksi käytetään tapahtumalippua ja lähetetään tekstiviestit, joita voimme käyttää postilaatikossa, putkissa ja viestijonoissa. Yleisillä tietoalueilla käytetään semaforeja.

• Semaforeja
• Tapahtumaliput
• Postilaatikot
• Putket
• Viestijonot

RTOS-palvelu

Tärkein osa käyttöjärjestelmää on ydin. Laitteiston valvomiseksi tehtävä tulisi vapauttaa ja vastuun ydin hallitsee ja jakaa resursseja. Jos tehtävä ei pysty saamaan suorittimen huomiota joka kerta, ydin tarjoaa joitain muita palveluita. Seuraavat ovat

• Aikapalvelut
• Keskeytä käsittelypalvelut
• Laitehallintapalvelut
• Muistinhallintapalvelut
• Panos-tuotos-palvelut

RTOS: n edut

• Kun kaikki resurssit ja laitteet ovat passiivisia, RTOS antaa järjestelmän maksimaalisen kulutuksen ja enemmän lähtöä.
• Kun tehtävä suoritetaan, virhettä ei ole mahdollisuutta saada, koska RTOS on virheetön.
• Muistin allokointi on paras tyyppi hallita tämän tyyppisessä järjestelmässä.
• Tämän tyyppisessä järjestelmässä siirtymäaika on hyvin lyhyt.
• Ohjelman pienen koon vuoksi RTOS: ta käytetään upotettu järjestelmä kuten kuljetus ja muut.

Tässä artikkelissa olemme keskustelleet reaaliaikaisen käyttöjärjestelmän toiminnasta. Toivon, että lukemalla tämän olet saanut joitain perustietoja. Jos sinulla on kysyttävää tästä artikkelista tai sähköprojektien toteuttamiseksi kommentoi alla olevaan osioon. Tässä on kysymys sinulle, mitkä ovat RTOS: n toiminnot?