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Sistema operativo in tempo reale (RTOS)

Tempo reale sistemi operativi (RTOS) vengono utilizzati in ambienti dove un gran numero di eventi, per lo più esterni al sistema informatico, devono essere accettati ed elaborati in breve tempo o entro determinate scadenze. tali applicazioni sono il controllo industriale, le apparecchiature di commutazione telefonica, il controllo di volo e le simulazioni in tempo reale. Con un RTOS, il tempo di elaborazione viene misurato in decimi di secondo. Questo sistema è vincolato nel tempo e ha una scadenza fissa. La lavorazione in questo tipo di sistemi deve avvenire entro i vincoli specificati. Altrimenti, ciò porterà al fallimento del sistema.

Esempi di sistemi operativi in ​​tempo reale sono i sistemi di controllo del traffico aereo, i sistemi di controllo dei comandi, i sistemi di prenotazione aerea, i pacemaker cardiaci, i sistemi multimediali di rete, i robot, ecc.
I sistemi operativi in ​​tempo reale possono essere di 3 tipi –



rtos

RTOS

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  1. Sistema operativo in tempo reale: Questi sistemi operativi garantiscono che le attività critiche vengano completate entro un intervallo di tempo.

    Ad esempio, viene assunto un robot per saldare la carrozzeria di un'auto. Se il robot salda troppo presto o troppo tardi, l'auto non può essere venduta, quindi è un sistema difficile in tempo reale che richiede la saldatura completa dell'auto da parte del robot difficilmente in tempo., esperimenti scientifici, sistemi di imaging medico, sistemi di controllo industriale, armi sistemi, robot, sistemi di controllo del traffico aereo, ecc.

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  2. Sistema operativo soft in tempo reale: Questo sistema operativo offre un po' di relax nel limite di tempo.

    Ad esempio: sistemi multimediali, sistemi audio digitali, ecc. Processi espliciti, definiti dal programmatore e controllati si incontrano nei sistemi in tempo reale. Un processo separato viene modificato gestendo un singolo evento esterno. Il processo viene attivato al verificarsi del relativo evento segnalato da un interrupt.



    L'operazione multitasking viene eseguita pianificando i processi per l'esecuzione indipendentemente l'uno dall'altro. Ad ogni processo viene assegnato un certo livello di priorità che corrisponde all'importanza relativa dell'evento a cui serve. Il processore è assegnato ai processi con la priorità più alta. Questo tipo di pianificazione, chiamata pianificazione preventiva basata sulla priorità, viene utilizzata dai sistemi in tempo reale.

  3. Sistema operativo in tempo reale aziendale : Anche gli RTOS di questo tipo devono rispettare le scadenze. Nonostante il suo impatto limitato, il mancato rispetto di una scadenza può avere conseguenze indesiderate, inclusa una riduzione della qualità del prodotto. Esempio: applicazioni multimediali.
  4. Sistema operativo deterministico in tempo reale: La coerenza è la chiave principale in questo tipo di sistema operativo in tempo reale. Garantisce che tutte le attività e i processi vengano eseguiti sempre con tempistiche prevedibili, il che lo rende più adatto per applicazioni in cui la precisione dei tempi è molto importante. Esempi: INTEGRITÀ, PikeOS.

Vantaggi:

I vantaggi dei sistemi operativi in ​​tempo reale sono i seguenti:



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  1. Consumo massimo: Massimo utilizzo di dispositivi e sistemi. Quindi più output da tutte le risorse.
  2. Spostamento delle attività: Il tempo assegnato per lo spostamento delle attività in questi sistemi è molto inferiore. Ad esempio, nei sistemi più vecchi occorrono circa 10 microsecondi. Passando da un'attività all'altra, nei sistemi più recenti occorrono 3 microsecondi.
  3. Focus sull'applicazione: Concentrarsi sulle applicazioni in esecuzione e dare meno importanza alle applicazioni in coda.
  4. Sistema operativo in tempo reale nel sistema integrato: Poiché la dimensione dei programmi è ridotta, gli RTOS possono anche essere sistemi integrati come nei trasporti e altri.
  5. Senza errori: Questi tipi di sistemi sono privi di errori.
  6. Allocazione della memoria: L'allocazione della memoria è gestita al meglio in questi tipi di sistemi.

Svantaggi:
Gli svantaggi dei sistemi operativi in ​​tempo reale sono i seguenti:

  1. Compiti limitati: Pochissime attività vengono eseguite contemporaneamente e la loro concentrazione è molto minore su poche applicazioni per evitare errori.
  2. Usa risorse di sistema pesanti: A volte le risorse di sistema non sono così buone e sono anche costose.
  3. Algoritmi complessi : Gli algoritmi sono molto complessi e difficili da scrivere per il progettista.
  4. Segnali di driver e interruzione del dispositivo: Ha bisogno di driver di dispositivo specifici e segnali di interruzione per rispondere prima agli interrupt.
  5. Priorità discussione: Non è opportuno impostare la priorità del thread poiché questi sistemi sono molto meno inclini a cambiare attività.
  6. Commutazione minima: RTOS esegue un cambio di attività minimo.

Confronto tra i sistemi operativi normali e in tempo reale:

Regolamentare il sistema operativo Sistema operativo in tempo reale (RTOS)
Complesso Semplice
Miglior sforzo Risposta garantita
Equità Rigorosi vincoli temporali
Larghezza di banda media Limiti minimi e massimi
Componenti sconosciuti I componenti sono noti
Comportamento imprevedibile Comportamento prevedibile
Collega e usa RTOS è aggiornabile