实时操作系统

在这篇文章中，我们详细了解实时操作系统。

实时操作系统是什么意思

实时操作系统（RTOS） 是一种专用的操作系统，用于计算机中对任何作业都有严格的时间约束。它主要应用于那些在执行过程中计算结果被用于影响处理的系统中。每当计算机外部发生事件时，借助于用于监控事件的传感器将其传达给计算机。传感器产生的信号被操作系统解释为中断。接收到中断后，操作系统会调用特定的进程或进程集来处理中断。

此过程在执行期间除非发生更高优先级的中断以外，完全不会中断。因此，中断之间必须有严格的优先级层次结构。具有最高优先级的中断必须允许启动该过程，而较低优先级的中断应保留在稍后处理的缓冲区中。在这种操作系统中，中断管理非常重要。

实时操作系统使用专用操作系统，因为传统操作系统无法提供这样的性能。

实时操作系统的各种示例包括：

• MTS
• Lynx
• QNX
• VxWorks等等

实时操作系统（RTOS）的应用：

RTOS用于必须在特定截止日期内工作的实时应用程序。以下是实时操作系统应用的常见领域。

• 实时运行结构在雷达设备中使用。
• 实时运行结构用于导弹制导。
• 实时运行结构在在线股票交易中使用。
• 实时运行结构在手机交换设备中使用。
• 实时运行结构由航空交通人员用于管理系统。
• 实时运行结构用于医学成像系统。
• 实时运行结构用于燃油喷射装置。
• 实时运行结构用于交通控制系统。
• 实时运行结构在自动驾驶飞行模拟器中使用。

实时操作系统的类型

以下是三种类型的RTOS系统：

硬实时操作系统：

在硬实时操作系统中，所有关键任务必须在指定的时间范围内完成，即在给定的截止日期内完成。如果未能满足截止日期，将导致严重的故障，如设备损坏甚至人员伤亡。

举个例子：

让我们以汽车制造商提供的气囊为例，气囊与驾驶座椅上的把手配套使用。当驾驶员在某个瞬间刹车时，气囊会膨胀，防止驾驶员的头部撞击把手。如果出现哪怕毫秒的延迟，就会导致事故发生。

同样地，考虑一个股票交易软件。如果有人想卖出某个股票，系统必须确保该命令在规定的关键时间内执行。否则，如果市场突然下跌，可能会造成交易员巨大的损失。

软实时操作系统：

软实时操作系统通过操作系统的方式接受一些延迟。在这种类型的实时操作系统中，可能会为特定任务分配截止日期，但是在小范围内的延迟是可以接受的。因此，通过这种类型的实时操作系统，截止日期被视为软性要求。

举个例子：

这种类型的系统被用于在线交易系统和牲畜价格报价系统。

刚性实时操作系统：

在刚性实时操作系统中，除了需要遵守截止日期外，还可能会有些许影响。然而，缺少截止日期可能不会产生巨大影响，但可能会导致意外的结果，如产品质量的大幅降低。

举个例子： ，此系统被用于各种形式的多媒体应用程序。

实时操作系统的优点：

实时操作系统的优点如下：

• 在实时操作系统下，设计、开发和执行实时应用程序变得简单。
• 实时操作系统更加紧凑，所以需要更少的内存空间。
• 实时操作系统可以最大限度地利用设备和系统。
• 更注重正在运行的应用程序，对于排队中的应用程序的重要性较低。
• 由于程序的体积较小，RTOS也可以是嵌入式系统，如交通工具等。
• 这些类型的系统是无错误的。
• 这些类型的系统能更好地管理内存分配。

实时操作系统的缺点：

实时操作系统的缺点如下：

• 实时操作系统具有复杂的设计原则，开发成本非常高。
• 实时操作系统非常复杂，可能消耗关键的CPU周期。