İşletim sistemi kelimesini duyduğumuzda ilk aklımıza dizüstü bilgisayarlarda ve bilgisayarlarda kullanılan işletim sistemi gelir. Genel olarak, Windows XP, Linux, Ubuntu, Windows 7,8.8.1 ve 10 gibi farklı işletim sistemleri kullanıyoruz. Akıllı telefonlarda işletim sistemleri KitKat, Jellybean, marshmallow ve Nougat gibidir. Dijital bir elektronik cihazda, tarafından geliştirilen bir tür işletim sistemi vardır. mikrodenetleyici programı . Var farklı işletim sistemleri türleri mikrodenetleyici için geliştirmek ama burada gerçek zamanlı işletim sistemini tartıştık.
Gerçek Zamanlı İşletim Sistemi nedir?
RTOS bir işletim sistemidir, gerçek zamanlı sistemin beynidir ve girdilere anında yanıt verir. RTOS'ta görev, belirtilen zamanda tamamlanacak ve öngörülemeyen olaylara öngörülebilir bir şekilde yanıt verecektir. RTOS'un yapısı aşağıda gösterilmiştir.
RTOS'un Yapısı
RTOS Türleri
Aşağıdaki üç farklı RTOS türü vardır
- Yumuşak gerçek zamanlı işletim sistemi
- Zor gerçek zamanlı işletim sistemi
- Firma gerçek zamanlı işletim sistemi
RTOS Türleri
Yumuşak Gerçek Zamanlı İşletim Sistemi
Yazılım gerçek zamanlı işletim sisteminin belirli son tarihleri vardır, kaçırılabilir ve t = 0 + anında harekete geçerler. Yumuşak gerçek zamanlı işletim sistemi bir tür işletim sistemidir ve aşırı kurallara sınırlama içermez. Bu işletim sisteminin kritik zamanı bir dereceye kadar ertelenmiştir. Bu işletim sisteminin örnekleri dijital kamera, cep telefonları ve çevrimiçi veriler vb.
Yumuşak Gerçek Zamanlı İşletim Sistemi
Sabit Gerçek Zamanlı İşletim Sistemi
Bu aynı zamanda bir işletim sistemi türüdür ve bir son tarih ile tahmin edilir. Öngörülen son tarihler t = 0 anında tepki verecektir. Bu işletim sisteminin bazı örnekleri, arabalarda hava yastığı kontrolü, kilitlenme önleyici fren ve motor kontrol sistemi vb.
Firma Gerçek Zamanlı İşletim Sistemi
Firmada gerçek zamanlı, bir işletim sisteminin belirli zaman kısıtlamaları vardır, bunlar katı değildir ve istenmeyen etkilere neden olabilir. Bu işletim sistemi örnekleri endüstriyel otomasyonda görsel bir incelemedir.
Gerçek Zamanlı İşletim Sistemiyle Çalışma
Bir RTOS'un farklı temel işlevleri vardır.
- Öncelik tabanlı planlayıcı
- Sistem saati kesinti rutini
- Deterministik davranış
- Senkronizasyon ve Mesajlaşma
- RTOS hizmeti
Öncelik Tabanlı Zamanlayıcı
Önceliğe dayalı programlayıcıda, RTOS'un çoğu, ayrı görevler veya işlemler için 32 ila 256 olası öncelik arasındadır. Bu planlayıcı, işlemi en yüksek önceliğe sahip olarak çalıştıracaktır. Görev CPU'da çalışıyorsa, bir sonraki en yüksek öncelikli görev çalışır ve süreçler devam eder.
Sistemde, en yüksek öncelikli işlem CPU'ya sahip olacaktır.
- Kapatmak için koşar
- Orijinal görev yenisi tarafından önceden alınmışsa, yüksek öncelikli bir işlem hazır hale getirilir.
Çalışmaya hazır gibi görevlerin veya işlemlerin üç durumu vardır ve diğeri engellenmiştir ve her bir durumun açıklaması aşağıda verilmiştir.
Koşmak için hazır
Çalışmaya hazır olmanın, işlemin çalışacak tüm kaynaklara sahip olduğu, ancak çalışma durumunda olmaması gerektiği söylenir. Daha sonra koşmaya hazır olarak adlandırılır.
Koşu
Görev yürütülüyorsa, çalışma durumuna sahip olduğu söylenir.
Engellendi
Bu durumda, çalıştırmak için yeterli kaynağa sahip değilse, bloke durumuna gönderilir.
Görevi planlamak için üç teknik değiştirildi, açıklamaları ile birlikte aşağıdakiler var.
İşbirliği Planlama
Bu tür bir zamanlamada görev, yürütme tamamlanana kadar çalışacaktır.
Round Robin Zamanlama
Bu zamanlamada, her işleme sabit bir zaman aralığı atanır ve işlemin yürütülmesini tamamlaması gerekir, aksi takdirde görev akışını ve veri üretimini kaybeder.
Önleyici Planlama
Önleyici programlama, öncelikli zamana bağlı zaman tahsisini içerir. Genellikle 256 öncelik seviyesi kullanılır ve her görevin benzersiz bir öncelik seviyesi vardır. Daha fazla öncelik seviyesini destekleyen bazı sistemler vardır ve birden çok görevin bazı öncelikleri vardır.
Sistem Saati Kesinti Rutini
Zamana duyarlı işlemi gerçekleştirmek için RTOS, bir çeşit sistem saati sağlayacaktır. 1 ms sistem saati varsa, görevi 50 ms'de tamamlamanız gerekir. Genellikle, sizi '50 ms içinde beni uyandır' demenizi sağlayan bir API vardır. Bu nedenle, RTOS uyanana kadar görev uyku pozisyonunda olacaktır. Uyandırmanın tam olarak o anda çalışmasını sağlamayacağına dair iki bildirimimiz var, önceliğe bağlıdır ve eğer daha yüksek öncelik o anda çalışıyorsa gecikecektir.
Belirleyici Davranış
RTOS, 100 görev veya 10 görev almış olsanız da, bağlam değiştirme mesafesinde herhangi bir fark yaratmayacağını ve bir sonraki en yüksek öncelikli görevi belirlediğini korumak için büyük ölçüde hareket eder. Ana alan deterministikte RTOS, kesme işlemidir, kesme hattı onlara sinyal verildiğinde, RTOS derhal doğru kesinti servis rutini eylemini gerçekleştirir ve kesinti herhangi bir gecikme olmaksızın işlenir.
Projenin geliştiricilerinin donanıma özel ISR'leri yazacağını belirtmeliyiz. Şimdiye kadar RTOS, seri bağlantı noktaları, sistem saatleri için ISR'leri veriyor ve bu bir ağ donanımı olabilir, ancak kalp pili sinyalleri, aktüatörler vb. Gibi özelleştirilmiş herhangi bir şey varsa, RTOS'un bir parçası değildir.
Bu tamamen büyük genellemeler ile ilgili ve RTOS'ta çok çeşitli uygulamalar var. Bazı RTOS farklı şekilde çalıştırılır ve yukarıdaki açıklama mevcut RTOS'un büyük bir kısmı için uygundur.
Senkronizasyon ve Mesajlaşma
Senkronizasyon ve mesajlaşma, bir sistemin görevi ile başka bir sistem arasındaki iletişimi sağlar ve mesajlaşma servisleri takip eder. Dahili etkinlikleri senkronize etmek için olay bayrağı kullanılır ve posta kutusunda, borularda ve mesaj kuyruklarında kullanabileceğimiz metin mesajlarını göndermek için kullanılır. Ortak veri alanlarında semaforlar kullanılır.
- Semaforlar
- Etkinlik bayrakları
- Posta kutuları
- Borular
- Mesaj kuyrukları
RTOS Hizmeti
İşletim sisteminin en önemli kısmı Kernel'dir. Donanımı izlemek için görev rahatlatılmalı ve sorumluluklar çekirdek kaynakları yönetip tahsis etmelidir. Görev her seferinde CPU'nun dikkatini çekemezse, çekirdek tarafından sağlanan başka hizmetler vardır. Şunlar
- Zaman hizmetleri
- Kesinti işleme hizmetleri
- Cihaz yönetimi hizmetleri
- Bellek yönetimi hizmetleri
- Girdi-çıktı hizmetleri
RTOS'un Avantajları
- Tüm kaynaklar ve cihazlar devre dışı olduğunda, RTOS sistemin maksimum tüketimini ve daha fazla çıktı sağlar.
- Bir görev gerçekleştirilirken hata alma şansı yoktur çünkü RTOS hatasızdır.
- Bellek ayırma, bu tür bir sistemde yönetilecek en iyi türdür.
- Bu tür bir sistemde, vites değiştirme süresi çok daha azdır.
- Programın küçük boyutu nedeniyle RTOS, yerleşik sistem ulaşım ve diğerleri gibi.
Bu yazımızda gerçek zamanlı işletim sisteminin nasıl çalışacağını tartıştık. Umarım bunu okuyarak bazı temel bilgileri edindiniz. Bu makaleyle ilgili herhangi bir sorunuz varsa veya elektrik projeleri uygulamak , lütfen aşağıdaki bölümde yorum yapmaktan çekinmeyin. İşte size soru, RTOS'un işlevleri nelerdir?
