Amikor meghalljuk az operációs rendszer szót, először a fejünkben jön, hogy a laptopokban és számítógépekben használt operációs rendszer. Általában különböző típusú operációs rendszereket használunk, mint például a Windows XP, Linux, Ubuntu, Windows 7,8.8.1 és 10. Az okostelefonokban az operációs rendszerek olyanok, mint a KitKat, a Jellybean, a marshmallow és a Nougat. A digitális elektronikus eszközben létezik valamilyen operációs rendszer, amelyet az fejlesztett ki a mikrokontroller program . Vannak különböző típusú operációs rendszerek fejleszteni a mikrovezérlő számára, de itt megvitattuk a valós idejű operációs rendszert.
Mi a valós idejű operációs rendszer?
Az RTOS operációs rendszer, a valós idejű rendszer agya és az inputokra adott válasza azonnal. Az RTOS-ban a feladatot a megadott időpontig teljesítik, és kiszámítható módon reagálnak a kiszámíthatatlan eseményekre. Az RTOS felépítése az alábbiakban látható.
Az RTOS felépítése
Az RTOS típusai
Három különböző típusú RTOS van, amelyek követik
- Lágy, valós idejű operációs rendszer
- Kemény, valós idejű operációs rendszer
- Stabil, valós idejű operációs rendszer
Az RTOS típusai
Lágy, valós idejű operációs rendszer
A puha, valós idejű operációs rendszer bizonyos határidőkkel rendelkezik, ezeket elmulasztják, és t = 0 + időpontban fogják végrehajtani a műveletet. A valós idejű puha operációs rendszer egyfajta operációs rendszer, és nem tartalmaz extrém szabályokra korlátozva. Ennek az operációs rendszernek a kritikus ideje bizonyos mértékben késik. Ennek az operációs rendszernek a példái a digitális fényképezőgép, a mobiltelefonok és az online adatok stb.
Lágy, valós idejű operációs rendszer
Kemény, valós idejű operációs rendszer
Ez is egyfajta operációs rendszer, és előre jelzi egy határidő. Az előrejelzett határidők t = 0 időpontban reagálnak. Ennek az operációs rendszernek néhány példája a légzsákvezérlés az autókban, blokkolásgátló és a motorvezérlő rendszer stb.
Stabil, valós idejű operációs rendszer
A valós, valós időben az operációs rendszernek bizonyos időbeli korlátai vannak, nem szigorúak, és nem kívánt hatásokat okozhatnak. Ennek az operációs rendszernek példái az ipari automatizálás szemrevételezése.
Valós idejű operációs rendszer használata
Az RTOS-nak különböző típusú alapvető funkciói vannak
- Prioritás alapú ütemező
- A rendszer óra megszakításának rutinja
- Determinisztikus viselkedés
- Szinkronizálás és üzenetküldés
- RTOS szolgáltatás
Prioritásalapú ütemező
A prioritás-alapú ütemezőben az RTOS nagy része 32 és 256 lehetséges prioritás között van az egyes feladatok vagy folyamatok számára. Ez az ütemező futtatja a folyamatot a legnagyobb prioritással. Ha a feladat a CPU-n fut, akkor a következő legmagasabb prioritású feladat fut, és folytatja a folyamatokat.
A rendszerben a legmagasabb prioritású folyamat lesz a CPU
- Bezárásra fut
- Ha az eredeti feladatot megelőzi az új, akkor egy nagy prioritású folyamat készen áll.
A feladatoknak vagy folyamatoknak három állapota van, amelyek futtatásra készek, a másik pedig le van tiltva, és az egyes állapotok leírása alább található.
Futásra kész
A futtatásra kész állapot akkor van, amikor a folyamatnak minden futtatható erőforrása rendelkezésre áll, de nem szabad, hogy futó állapotban legyen. Ezután futásra késznek hívják.
Futás
Ha a feladat végrehajtódik, akkor azt mondják, hogy futási állapota van.
Zárolt
Ebben az állapotban, ha nincs elegendő forrása a futtatáshoz, akkor blokkolt állapotba kerül.
Három technikát módosítanak a feladat ütemezésére, a következők a leírással együtt.
Együttműködő ütemezés
Az ilyen típusú ütemezésben a feladat a végrehajtás befejezéséig fog futni
Kerek Robin ütemezése
Ebben az ütemezésben minden folyamathoz rögzített időrés kerül hozzárendelésre, és a folyamatnak befejeznie kell a végrehajtását, különben a feladat elveszíti az áramlását és az adatgenerálást.
Megelőző ütemezés
Az előzetes ütemezés magában foglalja az elsőbbségi időfüggő időelosztást. Általában 256 prioritási szintet használnak, és minden feladatnak egyedi prioritási szintje van. Vannak olyan rendszerek, amelyek támogatják a magasabb prioritási szintet, és a több feladatnak is vannak prioritásai.
Rendszeróra megszakítási rutin
Az időérzékeny művelet végrehajtásához az RTOS valamilyen rendszerórát biztosít. Ha van 1ms rendszeróra, akkor 50ms alatt kell elvégeznie a feladatot. Általában van egy API, amely követi, hogy „50 perc múlva ébressz fel”. Ezért a feladat alvó helyzetben lenne, amíg az RTOS felébred. Két észrevételünk van arról, hogy az ébresztett nem biztos, hogy pontosan akkor fut, ez a prioritástól függ, és ha a magasabb prioritás fut jelenleg, akkor késik.
Determinisztikus viselkedés
Az RTOS nagy lépésekkel mozog annak védelme érdekében, hogy akár 100, akár 10 feladatot végzett, a távolságváltás nem okoz különbséget a kontextus váltásában, és ez határozza meg a következő legmagasabb prioritású feladatot. A primer területen determinisztikusan az RTOS a megszakításkezelés, amikor a megszakítási vonalat jelzik nekik, az RTOS azonnal megteszi a megfelelő megszakítási szolgáltatási rutin műveletét, és a megszakítást késedelem nélkül kezelik.
Zajt kell adnunk, hogy a projekt fejlesztői megírják a hardverspecifikus ISR-eket. Korábban az RTOS megadja az ISR-t a soros portokhoz, a rendszerórákhoz, és lehet, hogy hálózati hardver, de ha van valami speciális, például pacemaker jelek, működtetők stb., Akkor nem tartoznak az RTOS-ba.
Ez a durva általánosításokról szól, és az RTOS-ban nagyon sokféle megvalósítás van. Az RTOS-ok némelyikét másképp működtetik, és a fenti leírás a meglévő RTOS-ok nagy részére képes.
Szinkronizálás és üzenetküldés
A szinkronizálás és az üzenetküldés biztosítja a kommunikációt az egyik rendszer feladata és a másik rendszer között, és az üzenetkezelő szolgáltatások követik. A belső tevékenységek szinkronizálásához az eseményjelzőt használják, és elküldhetjük azokat a szöveges üzeneteket, amelyeket a postaládában, a csövekben és az üzenetsorokban használhatunk. A közös adatterületeken a szemaforokat használják.
- Szemaforok
- Esemény zászlók
- Postafiókok
- Cső
- Üzenetsorok
RTOS szolgáltatás
Az operációs rendszer legfontosabb része a Kernel. A hardver felügyeletéhez a feladatot fel kell oldani, és a rendszermag kezeli és allokálja az erőforrásokat. Ha a feladat nem képes minden alkalommal megszerezni a CPU figyelmét, akkor a kernel más szolgáltatásokat is nyújt. A következők:
- Időszolgáltatások
- Megszakítási szolgáltatások
- Eszközkezelő szolgáltatások
- Memóriakezelési szolgáltatások
- Input-output szolgáltatások
Az RTOS előnyei
- Ha az összes erőforrás és eszköz inaktív, akkor az RTOS a rendszer maximális fogyasztását és több kimenetet nyújt.
- Amikor egy feladatot hajt végre, nincs esély a hibára, mert az RTOS hibamentes.
- A memóriaallokáció a legjobban kezelhető az ilyen típusú rendszerekben.
- Ebben a típusú rendszerben a váltási idő nagyon kevesebb.
- A program kis mérete miatt az RTOS-t a beágyazott rendszer mint a közlekedés és mások.
Ebben a cikkben megvitattuk a valós idejű operációs rendszer működését. Remélem, hogy ezt elolvasva alapvető információkat szerzett. Ha bármilyen kérdése van a cikkel kapcsolatban, vagy elektromos projektek megvalósítására , nyugodtan kommenteljen az alábbi részben. Itt van a kérdés az Ön számára, mi az RTOS funkciója?
