實時作業系統

2021-05-21 22:37:25 字數 1367 閱讀 4710

所謂「實時作業系統」,實際上是指作業系統工作時,其各種資源可以根據需要隨時進行動態分配。由於各種資源可以進行動態分配,因此其處理事務的能力較強、速度較快。

無論什麼控制系統一旦弄上「實時」兩個字就是對響應時間有嚴格的要求。實時作業系統貴在實時,要求在規定的時間內完成某種操作。主要用在工業控制中,實時作業系統中一般任務數是固定的,有硬實時和軟實時之分,硬實時要求在規定的時間內必須完成操作,這是在作業系統設計時保證的;軟實時則沒有那麼嚴,只要按照任務的優先順序,盡可能快地完成操作即可。我們通常使用的作業系統在經過一定改變之後就可以變成實時作業系統。

實時作業系統是保證在一定時間限制內完成特定功能的作業系統。例如,可以為確保生產線上的機械人能獲取某個物體而設計乙個作業系統。在「硬」實時作業系統中,如果不能在允許時間內完成使物體可達的計算,作業系統將因錯誤結束。在「軟」實時作業系統中,生產線仍然能繼續工作,但產品的輸出會因產品不能在允許時間內到達而減慢,這使機械人有短暫的不生產現象。一些實時作業系統是為特定的應用設計的,另一些是通用的。一些通用目的的作業系統稱自己為實時作業系統。但某種程度上,大部分通用目的的作業系統,如微軟的windows nt或ibm的os/390有實時系統的特徵。這就是說,即使乙個作業系統不是嚴格的實時系統,它們也能解決一部分實時應用問題。

通常,實時作業系統必須有以下特徵:

1)多工;

2)有執行緒優先順序

3)多種中斷級別

小的嵌入式作業系統經常需要實時作業系統。核心要滿足實時作業系統的要求。但其它部件,如裝置驅動程式也是需要的,因此,乙個實時作業系統常比核心大。

軟實時系統和硬實時系統

實時系統對邏輯和時序的要求非常嚴格,如果邏輯和時序出現偏差將會引起嚴重後果。實時系統有兩種型別:軟實時系統和硬實時系統。

軟實時系統僅要求事件響應是實時的,並不要求限定某一任務必須在多長時間內完成;而在硬實時系統中,不僅要求任務響應要實時,而且要求在規定的時間內完成事件的處理。通常,大多數實時系統是兩者的結合。

事實上,沒有乙個絕對的數字可以說明什麼是硬實時,什麼是軟實時。它們之間的界限是十分模糊的。這與選擇什麼樣的cpu,它的主頻、記憶體等引數有一定的關係[1]。另外,因為應用的場合對系統實時效能要求的不同而有不同的定義。因此,在現有的固定的軟、硬體平台上,如何測試並找出決定系統實時效能的關鍵引數,並給出優化的措施和試驗資料,就成為乙個具有普遍意義並且值得深入**的課題。本文就是基於此目的進行討論的。

因為採用實時作業系統的意義就在於能夠及時處理各種突發的事件,即處理各種中斷,因而衡量嵌入式實時作業系統的最主要、最具有代表性的效能指標引數無疑應該是中斷響應時間了。中斷響應時間通常被定義為:

中斷響應時間=中斷延遲時間+儲存cpu狀態的時間+該核心的isr進入函式的執行時間[2]。

中斷延遲時間=max(關中斷的最長時間,最長指令時間) + 開始執行isr的第一條指令的時間[2]。

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