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实时操作系统是什么

实时操作系统(Real-time operating system,RTOS)是指能够足够快速地接受和处理外部事件或数据,处理结果能够在规定时间内控制生产过程或快速响应处理系统,控制所有实时任务协调运行的操作系统。因此,提供及时的响应和高可靠性是其主要特点。实时操作系统可以分为硬实时和软实时。硬实时要求操作必须在规定的时间内完成,这在操作系统的设计中是有保证的。实时就是只要你能按照任务的优先级,以最快的速度完成操作。我们平时使用的操作系统,经过一些改动就可以成为实时操作系统。

实时操作系统定义

实时操作系统是保证在一定时限内完成特定功能的操作系统。例如,可以设计一个操作系统来确保生产线上的机器人可以获取一个对象。在“硬”实时操作系统中,如果使对象可达的计算不能在允许的时间内完成,操作系统将以错误结束。在“软”实时操作系统中,生产线仍然可以工作,但产品的产量会因为产品不能在允许的时间内到达而变慢,这使得机器人暂时没有生产力。一些实时操作系统是为特定的应用程序设计的,而另一些是通用的。一些通用操作系统自称为实时操作系统。但在某种程度上,大多数通用操作系统,如微软的Windows NT或IBM的OS/390,都具有实时系统的特征。也就是说,即使一个操作系统不是严格的实时系统,它们也能解决一些实时应用问题。

实时操作系统的特点

1)高精度计时系统

计时是影响实时性的一个重要因素。在实时应用系统中,经常需要精确地确定某个设备或某个任务的实时操作,或者精确地计算一个时间函数。这些不仅依赖于某些硬件提供的时钟精度,还依赖于实时操作系统实现的高精度计时功能。

2)多级中断机制

一个实时应用系统通常需要处理各种各样的外部信息或事件,但是处理的紧急程度是分为优先级的。一些必须立即响应,而另一些可以延迟。因此,需要建立多级中断嵌套处理机制,以保证对紧急度高的实时事件的及时响应和处理。

3)实时调度机制

实时操作系统不仅要及时响应实时事件的中断,还要及时调度和运行实时任务。但是处理器的调度是不能随意进行的,因为涉及到两个进程之间的切换,只能在时间点进行,以保证“安全切换”。实时调度机制包括两个方面。首先,调度策略和算法保证了调度实时任务的优先级;二是建立更多的“安全切换”时间点,保证实时任务的及时调度。

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