¿Qué es un sistema operativo en tiempo real (RTOS)?
Sistema operativo en tiempo real (RTOS) Es un sistema operativo diseñado para servir una aplicación en tiempo real que procesa los datos a medida que llegan, principalmente sin retrasos en el búfer. La forma completa de RTOS es el sistema operativo en tiempo real.
En RTOS, el tiempo de procesamiento requerido se calcula en décimas de segundo de incrementos de tiempo. Es un sistema de duración determinada que se puede definir como limitaciones de tiempo fijo. En este tipo de sistema, el procesamiento debe tener lugar dentro de las restricciones especificadas. De lo contrario, el sistema fallará.
En este tutorial del sistema operativo, aprenderá:
¿Por qué utilizar RTOS?
Aquí hay algunas razones importantes para usar RTOS:
- Proporciona una programación basada en la priorización, lo que le permite separar el procesamiento analítico del procesamiento no crítico.
- El sistema operativo en tiempo real proporciona funciones API que permiten un código de aplicación más limpio y reducido.
- Las dependencias de tiempo resumidas y el diseño basado en tareas dan como resultado una menor interdependencia entre los módulos.
- RTOS ofrece un desarrollo modular basado en tareas, que permite pruebas modulares basadas en tareas.
- La API basada en tareas fomenta el desarrollo modular como una tarea, que generalmente tiene un rol definido. Permite a los diseñadores / equipos trabajar de forma independiente en su propia parte del proyecto.
- RTOS es impulsado por eventos sin pérdida de tiempo de procesamiento para el evento que no ocurre
Componentes RTOS
Aquí hay un componente importante de RTOS
El planificador: Esta sección de RTOS le dice que las tareas se pueden completar en ese orden que generalmente se basa en la prioridad.
Multiprocesamiento simétrico (SMP): RTOS puede manejar muchas tareas diferentes para que sea posible el procesamiento en paralelo.
Biblioteca funcional: Es una característica importante de RTOS que actúa como una interfaz que le ayuda a conectar el kernel y el código de la aplicación. Esta aplicación le permite enviar las solicitudes al Kernel utilizando una biblioteca de funciones para que la aplicación pueda devolver los resultados deseados.
Gestión de la memoria: esta característica es necesaria en el sistema para asignar memoria a cada programa, que es la característica más importante de RTOS.
Latencia de lanzamiento rápida: Es un intervalo entre la terminación de la tarea que el sistema operativo puede identificar y el tiempo real que tarda el subproceso, que está en la cola listo, comenzó a procesarse.
Objetos definidos por el usuario y clases de datos: El sistema RTOS utiliza lenguajes de programación como C o C ++, que deben organizarse según su rendimiento.
Tipos de RTOS
Hay tres tipos de sistemas RTOS:
Tiempo realmente difícil:
En Hard RTOS, la fecha límite se maneja estrictamente, lo que significa que la tarea en particular debe comenzar a realizarse a una hora programada específica y debe completarse dentro del período de tiempo asignado.
Ejemplo: sistema de cuidados críticos médicos, sistemas de aeronaves, etc.
Empresa en tiempo real:
Estos tipos de RTOS también deben cumplir con los plazos. Sin embargo, el incumplimiento de una fecha límite puede no tener un impacto importante, pero puede tener consecuencias indeseables, como una reducción masiva de la calidad del producto.
Ejemplo: diferentes tipos de aplicaciones multimedia.
Suave en tiempo real:
Soft Real-Time RTOS toma algunos retrasos del sistema operativo. En este tipo de RTOS, se asigna una fecha límite a un trabajo específico, pero es aceptable una demora por una pequeña cantidad de tiempo. Entonces, los plazos se manejan suavemente con este tipo de RTOS.
Ejemplo: Sistema de transacciones en línea y sistema de cotización de precios de ganado.
Términos utilizados en RTOS
Los siguientes son términos esenciales utilizados en RTOS:
- Tarea – Un conjunto de tareas relacionadas capaces de proporcionar algunas funciones del sistema.
- Correo – Un trabajo es un pequeño trabajo que puede asignarse a un procesador y puede requerir recursos o no.
- Hora posterior al lanzamiento – Este es un período en el que el trabajo está listo para completarse.
- Tiempo de ejecución del trabajo: Lleva tiempo completar su ejecución.
- Fecha límite de trabajo: Es con el tiempo que su trabajo debería estar terminado.
- Procesadores: Ellos también se les llama recursos activos. Son importantes para hacer un trabajo.
- Máximo es el tiempo de respuesta permitido un trabajo se llama fecha límite relativa.
- Tiempo de respuesta por correo: Es un período de tiempo desde el momento de la publicación del trabajo cuando finaliza el volumen.
- Plazo completo: Esta es la fecha límite relativa, que también incluye su tiempo de publicación.
Características de RTOS
Estas son algunas de las características clave de RTOS:
- Menos memoria retenida
- Consume menos recursos
- Los tiempos de respuesta son muy predecibles
- Entorno impredecible
- El kernel guarda el estado de la notificación de notificación de tarea y luego decide qué tarea debe ejecutarse a continuación.
- El Kernel restaura el estado de la tarea y controla la CPU para esa tarea.
Factores para elegir RTOS
Aquí hay algunos factores esenciales que debe considerar al elegir RTOS:
- Actuación: El rendimiento es el factor más importante que debe tenerse en cuenta al optar por RTOS.
- Middleware: si no hay soporte de rango medio en el sistema operativo en tiempo real, se produce el problema de la integración que consume mucho tiempo.
- Libre de errores: Los sistemas RTOS están libres de errores. Por lo tanto, no hay posibilidad de que se produzca un error al realizar la tarea.
- Uso integrado del sistema: Los programas RTOS son de pequeño tamaño. Por eso hacemos un uso extensivo de RTOS para sistemas integrados.
- Consumo Máximo: podemos lograr el máximo Consumo con la ayuda de RTOS.
- Traducción de tarea: Menor tiempo de transferencia de las tareas.
- Características unicas: Debe tener una buena capacidad RTS y tiene algunas características adicionales como cómo funciona para ejecutar un comando, protección efectiva de la memoria del sistema, etc.
- Rendimiento 24 horas al día, 7 días a la semana: RTOS es adecuado para aquellas aplicaciones que necesitan ejecutarse 24 horas al día, 7 días a la semana.
Diferencia entre GPOS y RTOS
Aquí hay algunas diferencias importantes entre GPOS y RTOS:
| Sistema operativo de propósito general (GPOS) | Sistema operativo en tiempo real (RTOS) |
| Se utiliza para computadoras de escritorio y portátiles. | Solo se aplica a la aplicación integrada. |
| Programación basada en procesos. | La programación basada en el tiempo se utiliza como la programación de un round robin. |
| La latencia de interferencia no se considera tan importante como en RTOS. | El retardo de inserción, medido en unas pocas microondas, es pequeño. |
| No hay ningún mecanismo de inversión de prioridad en el sistema. | El mecanismo de inversión de prioridad está vigente. Entonces no puede modificar el sistema. |
| La operación de kernel puede o no ser recortada. | Es posible la operación de corte de granos. |
| No se observa inversión de prioridad | No se garantiza la previsibilidad |
Operación del sistema operativo en tiempo real
Los sistemas en tiempo real se utilizan en:
- Sistema de reserva de aerolíneas.
- Sistema de control de tráfico aéreo.
- Sistemas que brindan actualización inmediata.
- Se utiliza en cualquier sistema que proporcione información actualizada y detallada sobre los precios de las acciones.
- Sistemas de aplicaciones protegidos como RADAR.
- Sistemas multimedia en red
- Sistemas de control de comandos
- Telefonía por internet
- Sistemas de frenos antibloqueo
- Marcapasos cardíaco
Desventajas de RTOS
Aquí están las desventajas / desventajas de usar un sistema RTOS:
- Un sistema RTOS puede ejecutar tareas mínimas en conjunto y solo se dirige a aquellas aplicaciones donde hay un error para poder evitarlas.
- RTOS es el sistema que se centra en algunas tareas. Por lo tanto, es muy difícil para estos sistemas realizar múltiples tareas.
- El RTOS requiere controladores separados para que pueda ofrecer un tiempo de respuesta rápido para interrumpir señales, lo que ayuda a mantener su velocidad.
- RTOS utiliza muchos recursos, lo que encarece este sistema.
- Las tareas de baja prioridad tienen que esperar mucho tiempo porque el RTOS mantiene la precisión del programa que se está ejecutando.
- Las tareas se minimizan en los sistemas operativos en tiempo real.
- Utiliza algoritmos complejos que son difíciles de entender.
- RTOS utiliza muchos recursos, que a veces no son adecuados para el sistema.
Resumen:
- RTOS es un sistema operativo diseñado para servir una aplicación en tiempo real que procesa los datos a medida que llegan, en gran parte sin un búfer.
- Proporciona una programación basada en la priorización, lo que le permite separar el procesamiento analítico del procesamiento no crítico.
- Los componentes clave del sistema RTOS son: 1) El programador, 2) Multiprocesamiento simétrico, 3) Biblioteca funcional, 4) Gestión de memoria, 5) Liquidez de envío rápido y 6) Objetos y clases de datos definidos por el usuario.
- Tres tipos de RTOS son 1) Tiempo difícil 2) Tiempo suave y 3) Tiempo reducido.
- El sistema RTOS tiene menos memoria y menos recursos
- El rendimiento es el factor más importante a considerar al optar por RTOS.
- El sistema operativo de propósito general (GPOS) se utiliza para computadoras de escritorio y portátiles, y el sistema operativo en tiempo real (RTOS) solo se ha implementado en la aplicación integrada.
- Los sistemas en tiempo real se utilizan en el sistema de reservas de las aerolíneas, el sistema de control del tráfico aéreo, etc.
- La principal desventaja de RTOS es que el sistema solo se enfoca en unas pocas tareas.