RTOS的特性和类型

第一节 ：什么是RTOS？

实时操作系统（RTOS）是一种可运行实时计算应用程序的软件平台，用于处理具有明确时间约束的事件和数据。与通用操作系统（GPOS）不同，RTOS必须在有限的硬件资源上调度应用程序之间的处理和数据共享。通常，这些应用程序在几微秒内响应输入，并在内存小于1MB的小型嵌入式设备上运行。在本节中，您将详细了解什么是RTOS以及RTOS类型和架构。

RTOS定义

RTOS管理处理器资源，包括处理器周期、内存、外设和中断。嵌入式开发人员通常在应用程序有实时要求或内存限制，使得桌面操作系统不适合的情况下使用RTOS。

RTOS的5个特性

• 确定性：如果给定的输入始终产生相同的输出，则RTOS是确定性的，通常是通过代码遵循相同的控制路径。

• 最小的占用空间：RTOS的安装和运行占用空间很小，可在资源受限的平台上运行。

• 最小延迟：RTOS对外部事件的响应速度很快，通常在几分之一秒内执行任务。

• 并发性：RTOS同时执行多个作业，使用调度器来避免资源争用。

• 安全和保障：虽然不是必需的，但许多RTOS都包含功能安全和信息安全功能，并且已经过预认证，以证明支持行业最佳实践。

RTOS类型

按响应级别分类的RTOS有三种类型。它们用于不同类型的嵌入式系统：

• 硬实时RTOS（hard RTOS）用于具有严格时间要求的系统，在这些系统中，任务必须在保证的时间范围内完成，以确保正常运行。案例包括汽车巡航控制和铁路信号系统。

• 坚定的RTOS（firm RTOS）用于具有必须满足的最后期限和可以容忍偶尔失误的任务组合的系统中。例子包括机器人装配线和电信网络。

• 软实时（soft RTOS）RTOS用于在满足任务期限方面具有灵活性的系统，例如机上娱乐和语音聊天应用程序。

RTOS架构

RTOS架构往往分为两类：单片内核（monolithic kernel）和微内核（microkernel）。单片内核RTOS将所有操作系统组件和操作进程都包含在相同的内存空间中，从而加快了操作速度。微内核RTOS将核心功能与特定于应用程序的功能分开存放，从而促进模块化、容错性和安全性。

作者简介：

自1990年以来，Bill lamie亲自设计、开发和销售了三种成功的商业RTOS产品——Nucleus RTX、Nucleus PLUS和ThreadX，后两者在当今市场上仍然活跃。他的RTOS现在运行在超过25亿台嵌入式设备中，包括市场领先的消费品，如苹果iPhone和惠普的喷墨打印机。Bill还发明并实施了抢占门限，这是一种在管理关键资源时消除不必要的上下文切换的新方法， 最近Bill Lamie创建了PX5 RTOS，开始新的RTOS创业创新旅程。

麦克泰技术是PX5 RTOS在中国的代理商，麦克泰技术具有超过20年嵌入式实时操作系统的市场、服务和培训经验，积极推进预认证的功能安全RTOS在汽车和工业领域的应用。