Когда мы слышим слово «операционная система», в первую очередь приходит в голову, что операционная система, используемая в ноутбуках и компьютерах. Как правило, мы используем разные типы операционных систем, такие как Windows XP, Linux, Ubuntu, Windows 7,8.8.1 и 10. В смартфонах операционные системы такие как KitKat, Jellybean, marshmallow и Nougat. В цифровом электронном устройстве есть операционная система, разработанная программа микроконтроллера . Есть разные типы операционных систем для разработки микроконтроллера, но здесь мы обсудили операционную систему реального времени.

Что такое операционная система реального времени?

RTOS - это операционная система, это мозг системы реального времени и ее немедленная реакция на ввод. В ОСРВ задача будет завершена к указанному времени и будет предсказуемо реагировать на непредсказуемые события. Структура ОСРВ показана ниже.

Структура RTOS

Типы ОСРВ

Существует три различных типа ОСРВ, следующие:

Программная операционная система реального времени
Операционная система жесткого реального времени
Фирменная операционная система реального времени

Типы ОСРВ

“как работает защелка ”

Программная операционная система реального времени

Операционная система мягкого реального времени имеет определенные крайние сроки, которые могут быть пропущены, и они предпримут действия в момент времени t = 0 +. Операционная система мягкого реального времени является разновидностью ОС и не содержит строгих правил. Критическое время этой операционной системы в некоторой степени затягивается. Примерами этой операционной системы являются цифровая камера, мобильные телефоны, онлайн-данные и т. Д.

Программная операционная система реального времени

Операционная система жесткого реального времени

Это тоже разновидность ОС и на нее предсказывают крайний срок. Прогнозируемые крайние сроки будут реагировать в момент времени t = 0. Некоторые примеры этой операционной системы - управление подушками безопасности в автомобилях, антиблокировочная тормозная система, система управления двигателем и т. Д.

Фирменная операционная система реального времени

В реальном времени у операционной системы есть определенные временные ограничения, они не строгие и могут вызывать нежелательные эффекты. Примеры этой операционной системы - визуальный контроль в промышленной автоматизации.

Работа с операционной системой реального времени

Существуют различные типы основных функций ОСРВ:

Планировщик на основе приоритета
Процедура прерывания системных часов
Детерминированное поведение
Синхронизация и обмен сообщениями
Служба ОСРВ

Планировщик на основе приоритета

В планировщике на основе приоритетов большая часть RTOS имеет от 32 до 256 возможных приоритетов для отдельных задач или процессов. Этот планировщик запустит процесс с наивысшим приоритетом. Если задача выполняется на ЦП, то выполняется следующая задача с наивысшим приоритетом и продолжает процессы.

“4-битный универсальный регистр сдвига ”

В системе процесс с наивысшим приоритетом будет иметь ЦП.

Он бежит, чтобы закрыть
Если исходная задача вытесняется новой, то готовится процесс с высоким приоритетом.

Есть три состояния задач или процессов, которые как бы готовы к запуску, а другое заблокировано, и описание каждого состояния приведено ниже.

Готов для запуска

О готовности к запуску говорят, когда у процесса есть все ресурсы для запуска, но он не должен находиться в состоянии выполнения. Затем он называется готовым к запуску.

Бег

Если задача выполняется, считается, что она находится в рабочем состоянии.

Заблокировано

В этом состоянии, если у него недостаточно ресурсов для запуска, он переводится в заблокированное состояние.

Для планирования задачи модифицированы три метода, ниже приводится их описание.

Совместное планирование

В этом типе планирования задача будет выполняться до тех пор, пока выполнение не будет завершено.

Планирование циклического перебора

В этом планировании каждому процессу назначается фиксированный временной интервал, и процессу необходимо завершить свое выполнение, иначе задача потеряет свой поток и генерацию данных.

Упреждающее планирование

Упреждающее планирование включает в себя приоритетное распределение времени, зависящее от времени. Обычно используется 256 уровней приоритета, и каждая задача имеет уникальный уровень приоритета. Некоторые системы поддерживают более высокий уровень приоритета, а несколько задач имеют некоторые приоритеты.

Процедура прерывания системных часов

Для выполнения операции, чувствительной ко времени, ОСРВ предоставит своего рода системные часы. Если системные часы 1 мс, то вы должны выполнить задачу за 50 мс. Обычно есть API, который следует за вами, чтобы сказать: «Через 50 мс разбуди меня». Следовательно, задача будет находиться в спящем положении, пока ОСРВ не проснется. У нас есть два уведомления о том, что пробуждение не гарантирует, что оно запустится точно в это время, это зависит от приоритета, и если в настоящее время выполняется более высокий приоритет, он будет отложен.

Детерминированное поведение

ОСРВ продвигается очень долго, чтобы защитить: если вы выполнили 100 задач или 10 задач, она не имеет никакого значения в расстоянии до переключения контекста и определяет следующую задачу с наивысшим приоритетом. В первичной детерминированной области ОСРВ - это обработка прерывания, когда линия прерывания получает сигнал, ОСРВ немедленно выполняет действие правильной процедуры обслуживания прерывания, и прерывание обрабатывается без какой-либо задержки.

Мы должны сообщить, что разработчики проекта напишут ISR для аппаратного обеспечения. Раньше RTOS предоставляла ISR для последовательных портов, системных часов и может быть сетевым оборудованием, но если есть что-то специализированное, например, сигналы кардиостимулятора, исполнительные механизмы и т. Д., Они не являются частью RTOS.

Это все о грубых обобщениях, и в ОСРВ существует множество различных реализаций. Некоторые из ОСРВ работают по-другому, и приведенное выше описание подходит для большей части существующих ОСРВ.

“преобразователь цифро-аналогового сигнала ”

Синхронизация и обмен сообщениями

Синхронизация и обмен сообщениями обеспечивают связь между задачей одной системы другой системе и следующими службами обмена сообщениями. Для синхронизации внутренних действий используется флаг события и для отправки текстовых сообщений, которые мы можем использовать в почтовом ящике, каналах и очередях сообщений. В областях общих данных используются семафоры.

Семафоры
Флаги событий
Почтовые ящики
Трубы
Очереди сообщений

Сервис RTOS

Самая важная часть операционной системы - это ядро. Чтобы контролировать оборудование, задача должна быть снята, и ядро должно распределять ресурсы и управлять ими. Если задача не может постоянно привлекать внимание ЦП, значит, ядро предоставляет другие службы. Следующие

Службы времени
Услуги по обработке прерываний
Услуги по управлению устройствами
Сервисы управления памятью
Услуги ввода-вывода

Преимущества RTOS

Когда все ресурсы и устройства неактивны, ОСРВ обеспечивает максимальное потребление системы и большую производительность.
Когда задача выполняется, нет никаких шансов получить ошибку, потому что RTOS не содержит ошибок.
Распределение памяти - лучший способ управления в этом типе системы.
В системе этого типа время переключения очень меньше.
Из-за небольшого размера программы ОСРВ используется в Встроенная система нравится транспорт и прочее.

В этой статье мы обсудили, как будет работать операционная система реального времени. Надеюсь, прочитав это, вы получили некоторую основную информацию. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи или для реализации электротехнических проектов , пожалуйста, оставляйте комментарии в разделе ниже. Вот вам вопрос, каковы функции RTOS?