När vi hör ordet operativsystem kommer vi först och främst att operativsystemet som används i bärbara datorer och datorer. Generellt använder vi olika typer av operativsystem som Windows XP, Linux, Ubuntu, Windows 7,8.8.1 och 10. I smartphones är operativsystemen som KitKat, Jellybean, marshmallow och Nougat. I en digital elektronisk enhet finns det något slags operativsystem som utvecklas av mikrokontrollerprogrammet . Det finns olika typer av operativsystem att utveckla för mikrokontrollern, men här har vi diskuterat operativsystemet i realtid.
Vad är ett operativsystem i realtid?
RTOS är ett operativsystem, det är en hjärna i realtidssystemet och dess svar på ingångar omedelbart. I RTOS kommer uppgiften att slutföras inom den angivna tiden och dess svar på ett förutsägbart sätt på oförutsägbara händelser. Strukturen för RTOS visas nedan.
RTOS struktur
Typer av RTOS
Det finns tre olika typer av RTOS som följer
- Mjukt operativsystem i realtid
- Hårt operativsystem i realtid
- Fast operativsystem i realtid
Typer av RTOS
Mjukt operativsystem i realtid
Det mjuka realtidsoperativsystemet har vissa tidsfrister, kan missas och de kommer att vidta åtgärderna vid en tidpunkt t = 0 +. Det mjuka realtidsoperativsystemet är en typ av operativsystem och det innehåller inte begränsade till extrema regler. Den kritiska tiden för detta operativsystem är försenad till viss del. Exemplen på detta operativsystem är digitalkameran, mobiltelefoner och onlinedata etc.
Mjukt operativsystem i realtid
Hårt realtidsoperativsystem
Detta är också en typ av operativsystem och det förutses av en deadline. De beräknade tidsfristerna kommer att reagera vid en tidpunkt t = 0. Några exempel på detta operativsystem är krockkuddekontroll i bilar, spärrbroms och motorstyrningssystem etc.
Fast realtidsoperativsystem
I fast realtid har ett operativsystem vissa tidsbegränsningar, de är inte strikta och det kan orsaka oönskade effekter. Exempel på detta operativsystem är en visuell inspektion inom industriell automatisering.
Arbeta med operativsystem i realtid
Det finns olika typer av grundläggande funktioner för en RTOS som följer
- Prioritetsbaserad schemaläggare
- Systemklocka avbryter rutin
- Deterministiskt beteende
- Synkronisering och meddelanden
- RTOS-tjänst
Prioritetsbaserad schemaläggare
I den prioritetsbaserade schemaläggaren ligger det mesta av RTOS mellan 32 och 256 möjliga prioriteringar för de enskilda uppgifterna eller processerna. Denna schemaläggare kör processen med högsta prioritet. Om uppgiften körs på CPU: n körs nästa högsta prioritetsuppgift och fortsätter processerna.
I systemet kommer processorn med högsta prioritet att ha CPU: n
- Det går att stänga
- Om den ursprungliga uppgiften föregås av den nya görs en högprioritetsprocess klar.
Det finns tre tillstånd för uppgifterna eller processerna som är som redo att köras och den andra blockeras och beskrivning av varje tillstånd ges nedan.
Redo att springa
Den redo att köras sägs vara när processen har alla resurser att köra, men den ska inte vara i körningstillstånd. Sedan kallas den som en redo att köra.
Löpning
Om uppgiften utförs sägs den ha ett körande tillstånd.
Blockerad
I det här tillståndet skickas det till blockerat tillstånd om det inte har tillräckligt med resurser att köra.
Tre tekniker modifieras för att schemalägga uppgiften, där följer deras beskrivning.
Samarbetsplanering
I denna typ av schemaläggning körs uppgiften tills körningen är klar
Round Robin Scheduling
I denna schemaläggning tilldelas varje process en fast tidslucka och processen måste slutföra sin körning, annars förlorar uppgiften sitt flöde och generering av data.
Förebyggande schemaläggning
Den förebyggande schemaläggningen involverar den prioriterade tidsberoende tidsallokeringen. I allmänhet används 256 prioritetsnivåer och varje uppgift har en unik prioritetsnivå. Det finns vissa system som stöder högre prioritetsnivå och flera uppgifter har vissa prioriteringar.
System Clock Interrupt Routine
För att utföra den tidskänsliga operationen kommer RTOS att tillhandahålla någon form av systemklockor. Om det finns en 1 ms systemklocka måste du slutföra uppgiften på 50 ms. Vanligtvis finns det ett API som följer dig för att säga 'In 50ms wake me up'. Därför skulle uppgiften vara i sovläge tills RTOS kommer att vakna. Vi har två meddelanden om att den vaknade inte kommer att säkerställa att den körs exakt vid den tiden, det beror på prioriteten och om den högre prioriteten körs för närvarande skulle den försenas.
Deterministisk beteende
RTOS går mycket långt för att skydda att oavsett om du har tagit 100 uppgifter eller 10 uppgifter, gör det ingen skillnad i avståndet för att växla sammanhang och det bestämmer nästa högsta prioritetsuppgift. I det primära området deterministiska är RTOS avbrottshanteringen, när avbrottslinjen signaleras dem, vidtar RTOS omedelbart åtgärden av den korrekta avbrottsrutinen och avbrott hanteras utan någon fördröjning.
Vi måste bullra att utvecklarna av projektet skriver de hårdvaruspecifika ISR: erna. Innan nu ger RTOS ISR: er för de seriella portarna, systemklockor och det kan vara en nätverksmaskinvara, men om det finns något specialiserat som pacemakersignaler, ställdon etc. är inte en del av RTOS.
Det här handlar om grova generaliseringar och det finns en stor variation i RTOS. En del av RTOS drivs annorlunda och beskrivningen ovan är kapabel för den stora delen av befintlig RTOS.
Synkronisering och meddelanden
Synkroniseringen och meddelandet tillhandahåller kommunikationen mellan uppgiften för ett system till ett annat system och meddelandetjänsterna följer. För att synkronisera de interna aktiviteterna används händelseflaggan och för att skicka de textmeddelanden som vi kan använda i brevlådan, rören och meddelandeköerna. I de vanliga dataområdena används semaforerna.
- Semaforer
- Händelseflaggor
- Brevlådor
- Rör
- Meddelandeköer
RTOS-tjänst
Den viktigaste delen av operativsystemet är Kärnan. För att övervaka hårdvaran bör uppgiften lättas och ansvarskärnan hanterar och fördelar resurserna. Om uppgiften inte kan få CPU-uppmärksamhet för varje gång, finns det några andra tjänster som tillhandahålls av kärnan. Följande är
- Tidstjänster
- Avbryt hanteringstjänster
- Enhetshanteringstjänster
- Minnehanteringstjänster
- Input-output-tjänster
Fördelar med RTOS
- När alla resurser och enheter är inaktiva ger RTOS maximal förbrukning av systemet och mer output.
- När en uppgift utförs finns det ingen chans att få felet eftersom RTOS är felfritt.
- Minnesallokering är den bästa typen att hantera i denna typ av system.
- I denna typ av system är skiftetiden mycket mindre.
- På grund av programmets lilla storlek används RTOS i inbyggda system som transporter och andra.
I den här artikeln har vi diskuterat hur operativsystemet i realtid kommer att fungera. Jag hoppas att du genom att läsa detta har fått grundläggande information. Om du har några frågor angående den här artikeln eller för att genomföra elprojekt , gärna kommentera i avsnittet nedan. Här är frågan för dig, vilka funktioner har RTOS?
