实时操作系统与通用操作系统之间的区别

2025 年 5 月 1 日 | 阅读 6 分钟

在本文中,您将了解实时操作系统与通用操作系统之间的区别。但在讨论区别之前,您必须了解实时通用操作系统

什么是实时操作系统?

实时操作系统 (RTOS) 是一种操作系统。操作系统是一种程序,充当系统硬件用户之间的桥梁。此外,它管理系统软件和硬件之间的所有交互。

当时间限制固定且严格遵守时,实时操作系统用于实时系统。这意味着处理和响应的时间非常短。此外,系统必须在特定时间范围内完成给定任务,否则系统将失败。它主要用于控制设备应用程序,如工业控制系统、汽车发动机燃油喷射系统、医学成像系统、武器系统等。

实时操作系统的优点和缺点

实时操作系统有各种优点和缺点。实时操作系统的一些优点和缺点如下。

优点

  1. RTOS 一次只专注于一个应用程序。大多数情况下,此应用程序将是已在运行的应用程序。队列中的所有其他应用程序都将保持等待状态。因此,可以按时并在指定的时间范围内完成关键任务以获得所需的结果。
  2. 实时操作系统可确保系统在所有设备上处于活动状态时消耗更多资源。因此,RTOS 系统的停机时间相对较少。托管公司在使用 RTOS 时会获得最佳结果。
  3. RTOS 在使用所有资源并保持所有设备处于活动状态的情况下,提供系统的最大消耗和更多输出。
  4. 在这些系统中,分配给任务切换的时间相对较少。例如,在旧系统中,从一个任务切换到另一个任务大约需要10 毫秒,在新系统中则需要3 毫秒
  5. RTOS 最适合24*7 运行的应用程序,因为它执行的任务切换较少且输出更多。
  6. RTOS 是无错误的,这意味着它在执行任务时没有犯错误的可能。
  7. RTOS 有各种实例。它们用于各种应用程序,包括数字电器、家用视频游戏、风力发电系统、智能交通系统和工业机器人。

缺点

  1. 一次只有几个任务在运行,并且系统专注于少数应用程序以避免错误;因此,其他任务必须等待。有时,等待任务必须等待多长时间没有时间限制。
  2. RTOS 接口使用复杂的算法。这些算法对于普通用户来说很难编写。只有熟练的开发人员才能编写和理解它们。
  3. 由于工作所需资源,RTOS 通常价格昂贵。
  4. 由于这些系统必须保持当前运行应用程序的准确性,因此低优先级任务可能无法完成。
  5. 使用 RTOS 时,程序崩溃可能会很频繁。与传统操作系统不同,RTOS 可能无法有效地区分内存区域。因此,进程将难以处理它们。

什么是通用操作系统?

GPOS 设计用于执行非时间关键的通用任务。GPOS 通常用于在 Microsoft Office 中创建文档、播放音乐和观看视频等。

这些系统的调度并不总是按优先级进行的。可以先执行低优先级进程。任务调度程序使用公平性策略,允许总体高吞吐量,但不保证高优先级作业会先执行。

它用于非时间关键的系统和应用程序。一些通用操作系统示例是 Windows、Linux、UNIX 等。

通用操作系统的优点和缺点

通用操作系统有各种优点和缺点。通用操作系统的一些优点和缺点如下。

优点

  1. 通用操作系统为所有用户提供用户友好的图形界面,因为它包含多个菜单、按钮、图标等,方便导航。
  2. 通用操作系统使用多种技术,包括内存分段、分页和交换。GPOS 可以使用这些技术来管理自己的内存。
  3. 它具有最佳功能,如“即插即用”,这意味着在使用鼠标、键盘等设备时无需驱动程序。
  4. 通用操作系统实现了所有类型的调度算法,如轮转调度、优先级调度、先来先服务调度、最短作业优先调度等,以调度 CPU 中的所有进程进行执行。
  5. 它具有灵活的接口,用于安装和运行多种类型的游戏和软件。
  6. 许多 GPOS 以开源形式提供,如Unix/Linux。它们可以轻松地在系统上执行,无需任何费用。

缺点

  1. 某些操作系统的成本高于 Linux 等开源平台。虽然有免费的操作系统可供客户使用,但它们通常比其他操作系统更难使用。此外,具有 GUI 功能和其他内置功能的 GPOS(如 Microsoft Windows)价格昂贵。
  2. 操作系统更容易受到病毒攻击,风险更高。许多用户计算机上安装了恶意软件,导致操作系统停止工作并运行缓慢。
  3. 操作系统更加复杂,开发它们所需的编程语言并不简单或明确。此外,如果 OS 存在人们无法立即理解的问题,则无法快速解决。
  4. 它需要大量内存来进行内存管理。

实时操作系统与通用操作系统之间的主要区别

Difference between Real-Time operating system and general-purpose operating system

在这里,您将了解实时操作系统与通用操作系统之间的主要区别。实时操作系统与通用操作系统之间的一些主要区别如下。

  1. GPOS 中的任务调度不一定基于哪个应用程序或进程最重要。线程和进程通常使用“公平性”进行调度。另一方面,RTOS 始终使用基于优先级的调度。
  2. 在 GPOS 中,高优先级线程无法抢占内核调用。相比之下,如果需要,RTOS 中的低优先级作业会被高优先级作业抢占,甚至会执行内核调用。
  3. RTOS 主要用于专用电子应用程序。另一方面,GPOS 主要用于通用的通用应用程序。
  4. RTOS 设计用于单用户环境。另一方面,GPOS 设计用于多用户环境。
  5. RTOS 的响应时间是确定性的。相比之下,GPOS 的响应时间不是确定性的。
  6. 实时操作系统优化内存资源。另一方面,通用操作系统不优化内存资源。
  7. 实时操作系统有任务截止日期。相比之下,GPOS 没有任务截止日期。
  8. RTOS 的示例包括 FreeRTOS、Contiki source code 等。另一方面,GPOS 的示例包括 Linux、Windows、IOS 等。

实时操作系统与通用操作系统之间的逐项比较

在这里,您将了解实时操作系统与通用操作系统之间的逐项比较。实时操作系统与通用操作系统之间的一些逐项比较如下。

实时操作系统通用操作系统
RTOS 始终使用基于优先级的调度。GPOS 中的任务调度不一定基于哪个应用程序或进程最重要。线程和进程通常使用“公平性”策略进行调度。
RTOS 的响应时间是确定性的。通用操作系统的响应时间不是确定性的。
如果需要,RTOS 中的低优先级作业会被高优先级作业抢占,甚至会执行内核调用。GPOS 中的高优先级线程无法抢占内核调用。
实时操作系统优化内存资源。GPOS 不优化内存资源。
RTOS 主要用于嵌入式系统。GPOS 主要用于 PC、服务器、平板电脑和手机。
实时操作系统有任务截止日期。通用操作系统没有任务截止日期。
它没有大内存。它有大内存。
在开发方面,GPOS 代码并不经常是模块化的。RTOS 内核代码旨在可扩展,允许开发人员选择性地选择内核对象。
RTOS 设计和开发用于单用户环境。GPOS 设计用于多用户环境。
示例:FreeRTOS、Contiki source code 等。示例:Linux、Windows、IOS 等。

结论

RTOS 和 GPOS 都是操作系统。随着物联网的普及,RTOS 的应用越来越广泛。与 GPOS 相比,它们更适合用于嵌入式系统,并且在许多情况下,它们更容易使用。