Hva er sanntidsoperativsystem (RTOS) og hvordan det fungerer?

Når vi hører ordet operativsystem, kommer først i tankene våre at operativsystemet som brukes i bærbare datamaskiner. Generelt bruker vi forskjellige typer operativsystemer som Windows XP, Linux, Ubuntu, Windows 7,8.8.1 og 10. I smarttelefonene er operativsystemene som KitKat, Jellybean, marshmallow og Nougat. I en digital elektronisk enhet er det en slags operativsystem som er utviklet av mikrokontrollerprogrammet . Det er forskjellige typer operativsystemer å utvikle for mikrokontrolleren, men her har vi diskutert sanntidsoperativsystemet.

Hva er et sanntidsoperativsystem?

RTOS er et operativsystem, det er en hjerne i sanntidssystemet og dets respons på innganger umiddelbart. I RTOS vil oppgaven fullføres innen den angitte tiden og dens svar på en forutsigbar måte på uforutsigbare hendelser. Strukturen til RTOS er vist nedenfor.

Struktur av RTOS

Typer RTOS

Det er tre forskjellige typer RTOS som følger

• Mykt sanntidsoperativsystem
• Hardt sanntidsoperativsystem
• Fast sanntidsoperativsystem

Typer RTOS

Mykt sanntidsoperativsystem

Det myke sanntidsoperativsystemet har visse tidsfrister, kan bli savnet, og de vil ta handlingen om gangen t = 0 +. Det myke sanntidsoperativsystemet er en type operativsystem og inneholder ikke begrensede ekstreme regler. Den kritiske tiden for dette operativsystemet er forsinket til en viss grad. Eksemplene på dette operativsystemet er digitalkamera, mobiltelefoner og online data etc.

Mykt sanntidsoperativsystem

Hardt sanntidsoperativsystem

Dette er også en type operativsystem, og det er spådd av en frist. De anslåtte tidsfrister vil reagere om gangen t = 0. Noen eksempler på dette operativsystemet er kollisjonspute-kontroll i biler, blokkeringsfrie bremser og motorstyringssystem etc.

Fast sanntidsoperativsystem

I fast sanntid har et operativsystem visse tidsbegrensninger, de er ikke strenge og det kan forårsake uønskede effekter. Eksempler på dette operativsystemet er en visuell inspeksjon i industriell automatisering.

Arbeide med sanntidsoperativsystem

Det er forskjellige typer grunnleggende funksjoner i en RTOS som følger

• Prioritetsbasert planlegger
• Systemklokke avbryter rutinen
• Deterministisk oppførsel
• Synkronisering og meldinger
• RTOS-tjeneste

Prioritetsbasert planlegger

I den prioritetsbaserte planleggeren er det meste av RTOS mellom 32 og 256 mulige prioriteringer for de enkelte oppgavene eller prosessene. Denne planleggeren vil kjøre prosessen med høyest prioritet. Hvis oppgaven kjører på CPU-en, kjører den neste høyest prioriterte oppgaven og fortsetter prosessene.

I systemet vil prosessen med høyest prioritet ha CPU

• Den løper for å lukke
• Hvis den opprinnelige oppgaven forutsettes av den nye, blir en prosess med høy prioritet gjort klar.

Det er tre tilstander av oppgavene eller prosessene som er klare til å kjøre, og den andre er blokkert, og beskrivelsen av hver tilstand er gitt nedenfor.

Klar til å kjøre

Klar til å kjøres sies å være når prosessen har alle ressurser å kjøre, men den skal ikke være i kjører tilstand. Så kalles den som en klar til å kjøre.

Løping

Hvis oppgaven utføres, sies det at den har en løpende tilstand.

Blokkert

I denne tilstanden, hvis den ikke har nok ressurser til å kjøre, sendes den til blokkert tilstand.

Tre teknikker er modifisert for å planlegge oppgaven, det er følgende med beskrivelsen.

Samarbeidsplanlegging

I denne typen planlegging vil oppgaven kjøre til utførelsen er fullført

Runde Robin Scheduling

I denne planleggingen tildeles hver prosess en fast tidsluke, og prosessen må fullføre utførelsen, ellers mister oppgaven sin strømning og generering av data.

Forebyggende planlegging

Den forebyggende planleggingen involverer den prioriterte tidsavhengige tidsallokeringen. Vanligvis brukes 256 prioritetsnivåer, og hver oppgave har et unikt prioritetsnivå. Det er noen systemer som støtter det mer prioriterte nivået, og flere oppgaver har noen prioriteringer.

System Clock Interrupt Routine

For å utføre den tidssensitive operasjonen vil RTOS gi en slags systemklokker. Hvis det er en 1ms systemklokke, må du fullføre oppgaven på 50ms. Vanligvis er det en API som følger deg for å si 'I 50ms wake me up'. Derfor vil oppgaven være i sovende stilling til RTOS våkner. Vi har to merknader om at den våkne ikke vil sikre at den kjører akkurat på det tidspunktet, det avhenger av prioriteten, og hvis den høyere prioriteten kjører for øyeblikket, vil den bli forsinket.

Deterministisk atferd

RTOS beveger seg for langt for å beskytte at enten du har tatt 100 oppgaver eller 10 oppgaver, gjør det ingen forskjell i avstanden for å bytte kontekst, og det bestemmer oppgaven med høyest prioritet. I det primære området deterministiske er RTOS avbruddshåndteringen, når avbruddslinjen blir signalisert dem, utfører RTOS straks handlingen av den riktige avbruddsrutinene og avbrudd håndteres uten forsinkelse.

Vi må støy at utviklerne av prosjektet vil skrive maskinvarespesifikke ISR-er. Før nå gir RTOS ISR’ene til serielle porter, systemklokker, og det kan være en nettverksmaskinvare, men hvis det er noe spesialisert som pacemakersignaler, aktuatorer osv., Er ikke en del av RTOS.

Dette handler om grove generaliseringer, og det er et stort utvalg implementering i RTOS. Noen av RTOS-ene drives annerledes, og beskrivelsen ovenfor er i stand til den store delen av eksisterende RTOS.

Synkronisering og meldinger

Synkroniseringen og meldingen gir kommunikasjonen mellom oppgaven til ett system til et annet system og meldingstjenestene følger. For å synkronisere de interne aktivitetene blir begivenhetsflagget brukt og for å sende tekstmeldingene vi kan bruke i postkassen, rørene og meldingskøene. I de vanlige dataområdene brukes semaforene.

• Semaforer
• Arrangementsflagg
• Postkasser
• Rør
• Meldingskøer

RTOS-tjenesten

Den viktigste delen av operativsystemet er kjernen. For å overvåke maskinvaren, bør oppgaven avlastes og ansvaret kjernen styrer og tildeler ressursene. Hvis oppgaven ikke kan få CPU-oppmerksomhet for hver gang, er det noen andre tjenester som kjernen gir. Følgende er

• Tidstjenester
• Avbryt håndteringstjenester
• Enhetsadministrasjonstjenester
• Minnehåndteringstjenester
• Input-output tjenester

Fordeler med RTOS

• Når alle ressursene og enhetene er inaktive, gir RTOS maksimalt forbruk av systemet og mer produksjon.
• Når en oppgave utføres, er det ingen sjanse for å få feilen fordi RTOS er feilfri.
• Minnetildeling er den beste typen å administrere i denne typen system.
• I denne typen systemer er skiftetiden veldig mindre.
• På grunn av den lille størrelsen på programmet brukes RTOS i integrert system som transport og andre.

I denne artikkelen har vi diskutert hvordan sanntidsoperativsystemet vil fungere. Jeg håper du har fått litt grunnleggende informasjon ved å lese dette. Hvis du har spørsmål angående denne artikkelen eller å gjennomføre elektriske prosjekter , er du velkommen til å kommentere nedenfor. Her er spørsmålet for deg, hva er funksjonene til RTOS?