什么是实时操作系统 (RTOS)？

在本文中，我们将详细了解实时操作系统。

什么是实时操作系统？

实时操作系统 (RTOS) 是一种特殊用途的操作系统，用于对任何要执行的任务具有严格时间限制的计算机。它主要用于那些计算结果用于影响正在执行的进程的系统中。每当计算机外部发生事件时，都会通过用于监视事件的传感器将其传达给计算机。传感器会产生信号，操作系统会将其解释为中断。收到中断后，操作系统会调用一个特定的进程或一组进程来处理中断。

除非在执行过程中发生更高优先级的中断，否则此过程是完全不间断的。因此，中断之间必须存在严格的优先级层次结构。具有最高优先级的中断必须被允许启动进程，而较低优先级的中断应保存在缓冲区中，稍后处理。中断管理在此类操作系统中很重要。

实时操作系统采用专用操作系统，因为传统操作系统无法提供此类性能。

实时操作系统的各种示例包括

• MTS
• Lynx
• QNX
• VxWorks 等。

实时操作系统 (RTOS) 的应用

RTOS 用于必须在特定截止日期内完成的实时应用程序。以下是实时操作系统常见的应用领域。

• 实时运行结构用于雷达设备。
• 实时运行结构用于导弹制导。
• 实时运行结构用于在线股票交易。
• 实时运行结构用于手机交换设备。
• 实时运行结构由空中交通管制结构使用。
• 实时运行结构用于医学影像系统。
• 实时运行结构用于燃油喷射设备。
• 实时运行结构用于交通管制设备。
• 实时运行结构用于自动驾驶旅行模拟器。

实时操作系统的类型

以下是 RTOS 系统的三种类型

硬实时操作系统

在硬 RTOS 中，所有关键任务都必须在指定的时间内完成，即在给定截止日期内完成。未能满足截止日期将导致关键故障，例如设备损坏甚至人员伤亡。

例如，

让我们以汽车制造商为驾驶座上的把手提供的安全气囊为例。当驾驶员在特定时刻刹车时，安全气囊会膨胀，防止驾驶员的头部撞到把手。即使延迟几毫秒，也会导致事故。

同样，考虑一个在线股票交易软件。如果有人想出售特定股票，系统必须确保在给定的关键时间内执行命令。否则，如果市场突然下跌，可能会给交易者造成巨大损失。

软实时操作系统

软 RTOS 接受操作系统的一些延迟。在这种 RTOS 中，可能有一个特定任务的截止日期，但允许少量延迟。因此，这种 RTOS 会“软性”处理截止日期。

例如，

这种系统用于在线交易系统和牲畜价格报价系统。

固实时操作系统

在固 RTOS 中也需要遵守截止日期。然而，错过截止日期可能不会产生巨大影响，但可能会有意产生不希望的结果，例如产品质量大幅下降。

例如，此系统用于各种多媒体应用程序。

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，实时应用程序的设计、开发和执行都变得容易。
• 实时操作系统更加紧凑，因此这些系统需要更少的内存空间。
• 在实时操作系统中，设备和系统的利用率最高。
• 专注于运行中的应用程序，对队列中的应用程序不太重视。
• 由于程序体积小，RTOS 也可以是嵌入式系统，如交通运输等。
• 这些类型的系统是无错误的。
• 在这些类型的系统中，内存分配管理得最好。

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，可能会消耗关键的 CPU 周期。