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實時操作系統

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實時操作系統是一個計算機術語,實時操作系統要求在規定的時間內完成某種操作,主要用在工業控制中。

Real Time OS (Real Time Operating System)

1 實時操作系統 -實時操作系統



什麼東西一旦弄上實時兩個字就是對響應時間有嚴格的要求。實時操作系統貴在實時,要求在規定的時間內完成某種操作。主要用在工業控制中,實時操作系統中一般任務數是固定的,有硬實時和軟實時之分,硬實時要求在規定的時間內必須完成操作,這是在操作系統設計時保證的;軟實時則沒有那麼嚴,只要按照任務的優先順序,儘可能快地完成操作即可。我們通常使用的操作系統在經過一定改變之後就可以變成實時操作系統。

實時操作系統是保證在一定時間限制內完成特定功能的操作系統。例如,可以為確保生產線上的機器人能獲取某個物體而設計一個操作系統。在「硬」實時操作系統中,如果不能在允許時間內完成使物體可達的計算,操作系統將因錯誤結束。在「軟」實時操作系統中,生產線仍然能繼續工作,但產品的輸出會因產品不能在允許時間內到達而減慢,這使機器人有短暫的不生產現象。一些實時操作系統是為特定的應用設計的,另一些是通用的。一些通用目的的操作系統稱自己為實時操作系統。但某種程度上,大部分通用目的的操作系統,如微軟的Windows NT或IBM的OS/390有實時系統的特徵。這就是說,即使一個操作系統不是嚴格的實時系統,它們也能解決一部分實時應用問題。

通常,實時操作系統必須有以下特徵:

1)多任務;

2)有線程優先順序

3)多種中斷級別

小的嵌入式操作系統經常需要實時操作系統。內核要滿足實時操作系統的要求。但其它部件,如設備驅動程序也是需要的,因此,一個實時操作系統常比內核大。





【B】軟實時系統和硬實時系統【/B】

實時系統對邏輯和時序的要求非常嚴格,如果邏輯和時序出現偏差將會引起嚴重後果。實時系統有兩種類型:軟實時系統和硬實時系統。
軟實時系統僅要求事件響應是實時的,並不要求限定某一任務必須在多長時間內完成;而在硬實時系統中,不僅要求任務響應要實時,而且要求在規定的時間內完成事件的處理。通常,大多數實時系統是兩者的結合。

事實上,沒有一個絕對的數字可以說明什麼是硬實時,什麼是軟實時。它們之間的界限是十分模糊的。這與選擇什麼樣的CPU,它的主頻、內存等參數有一定的關係【1】。另外,因為應用的場合對系統實時性能要求的不同而有不同的定義。因此,在現有的固定的軟、硬體平台上,如何測試並找出決定系統實時性能的關鍵參數,並給出優化的措施和試驗數據,就成為一個具有普遍意義並且值得深入探討的課題。本文就是基於此目的進行討論的。

因為採用實時操作系統的意義就在於能夠及時處理各種突發的事件,即處理各種中斷,因而衡量嵌入式實時操作系統的最主要、最具有代表性的性能指標參數無疑應該是中斷響應時間了。中斷響應時間通常被定義為:

  中斷響應時間=中斷延遲時間+保存CPU狀態的時間+該內核的ISR進入函數的執行時間【2】。

  中斷延遲時間=MAX(關中斷的最長時間,最長指令時間) + 開始執行ISR的第一條指令的時間【2】。

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