Real-Time Operating System實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）是指當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)來控制生產(chǎn)過程或?qū)μ幚?a class="contentlabel" href="http://cafeforensic.com/news/listbylabel/label/系統(tǒng)">系統(tǒng)做出快速響應(yīng)，調(diào)度一切可利用的資源完成實(shí)時(shí)任務(wù)，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行的操作系統(tǒng)。

　　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的正確性不僅依賴系統(tǒng)計(jì)算的邏輯結(jié)果，還依賴于產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果的時(shí)間。

　　換句話說，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所有的事件都可以在指定的時(shí)間內(nèi)得到響應(yīng)（時(shí)間確定性）。

　　如果系統(tǒng)關(guān)鍵任務(wù)響應(yīng)時(shí)間都滿足這條標(biāo)準(zhǔn)，則這樣的實(shí)時(shí)系統(tǒng)可稱為硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

　　提供及時(shí)響應(yīng)和高可靠性是RTOS的主要特點(diǎn)。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和普通操作系統(tǒng)的區(qū)別？

　　與通用的分時(shí)操作系統(tǒng)不同（Linux、Windows、Unix等），實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在航空航天、軍事與工業(yè)自動化領(lǐng)域更具優(yōu)勢，首先實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有著分時(shí)操作系統(tǒng)無法比擬的響應(yīng)時(shí)間確定性，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)從調(diào)度器算法，到中斷響應(yīng)系統(tǒng)，到消息傳遞機(jī)制等所有的核心算法時(shí)間復(fù)雜度都是O（1），它表示系統(tǒng)的響應(yīng)速度不依賴于系統(tǒng)任務(wù)的多少，負(fù)載的輕重，而只依賴于優(yōu)先級的設(shè)計(jì)，就算當(dāng)前系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行，優(yōu)先級高的事件發(fā)生后，系統(tǒng)還將會在指定的時(shí)間內(nèi)立即響應(yīng)事件。由于這種設(shè)計(jì)理念和算法上的優(yōu)勢，根據(jù)相關(guān)數(shù)學(xué)理論，分時(shí)系統(tǒng)在負(fù)載嚴(yán)重的情況下是不能通過提升處理器性能來獲得確定的響應(yīng)時(shí)間。

　　這種算法上的優(yōu)勢是通用分時(shí)系統(tǒng)所難以比擬的，而通用分時(shí)系統(tǒng)則更多考慮的是系統(tǒng)易用性、平衡性和數(shù)據(jù)吞吐率。

　　實(shí)時(shí)系統(tǒng)與分時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和應(yīng)用領(lǐng)域完全不同，不存在替代關(guān)系，而是一種互補(bǔ)關(guān)系。

　　我們常用的Windows XP windows 7/8/10，等都是分時(shí)系統(tǒng)，它打開文件，程序，不存在時(shí)間的確定性，而且快2秒，慢5秒不會對我們的生活和工作造成影響;

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)大部分是運(yùn)行在芯片的底層，比如美國的Vx Works，RT-linux，我們國產(chǎn)的SylixOS,這些大型的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)的控制著最底層的應(yīng)用，時(shí)間確定的執(zhí)行著設(shè)定任務(wù)，例如火箭發(fā)射中定是分離，調(diào)整軌道等;

什么是硬實(shí)時(shí)？什么是軟實(shí)時(shí)？

　　硬實(shí)時(shí)與軟實(shí)時(shí)之間最關(guān)鍵的差別在于，軟實(shí)時(shí)只能提供統(tǒng)計(jì)意義上的實(shí)時(shí)。例如，有的應(yīng)用要求系統(tǒng)在95%的情況下都會確保在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成某個(gè)動作，而不一定要求100%。

　　在許多情況下，這樣的“軟性”正確率已經(jīng)可以達(dá)到用戶期望的水平。比如，用戶在操作DVD播放機(jī)時(shí)，只要98%的情況都能正常播放，用戶可能就滿意了;

　　而發(fā)射衛(wèi)星、控制核反應(yīng)堆的應(yīng)用系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性必須達(dá)到100%，是絕對不允許出現(xiàn)意外。

　　硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)有一個(gè)剛性的、不可改變的時(shí)間限制，它不允許任何超出時(shí)限的錯誤。超時(shí)錯誤會帶來損害甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失敗、或者導(dǎo)致系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)它的預(yù)期目標(biāo)。

　　軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)的時(shí)限是一個(gè)柔性靈活的，它可以容忍偶然的超時(shí)錯誤。

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)就是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)必須正確地完成操作，完成操作的時(shí)間有操作系統(tǒng)的因素，也有用戶軟件的因素。

　　非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)指操作系統(tǒng)無法保證哪怕是最高優(yōu)先級任務(wù)開始執(zhí)行的最后時(shí)限。

　　只有“非屏蔽中斷＋執(zhí)行時(shí)間確定的ISR”才可以稱為硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)明確告訴我什么時(shí)候完成操作。

　　著名的硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)包括：

　　VxWorks,SylixOS,RTlinux,ThreadX,QNX,Nucleus等.

　　如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)？

　　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度策略？

　　實(shí)時(shí)系統(tǒng)的中斷處理？

　　主要是內(nèi)核調(diào)度策略和中斷優(yōu)先級。

　　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)從調(diào)度器算法，到中斷響應(yīng)系統(tǒng)，到消息傳遞機(jī)制等所有的核心算法時(shí)間復(fù)雜度都是O（1），它表示系統(tǒng)的響應(yīng)速度不依賴于系統(tǒng)任務(wù)的多少，負(fù)載的輕重，而只依賴于優(yōu)先級的設(shè)計(jì)，就算當(dāng)前系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行，優(yōu)先級高的事件發(fā)生后，系統(tǒng)還將會在指定的時(shí)間內(nèi)立即響應(yīng)事件。由于這種設(shè)計(jì)理念和算法上的優(yōu)勢，根據(jù)相關(guān)數(shù)學(xué)理論，分時(shí)系統(tǒng)在負(fù)載嚴(yán)重的情況下是不能通過提升處理器性能來獲得確定的響應(yīng)時(shí)間。

　　參考：https://www.xuexila.com/diannao/xitong/zonghe/3631068.html

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