实时操做系统　　实时操做系统

英文称Real Time Operating System，简称RTOS。

1.实时操做系统定义

实时操做系统(RTOS)是指当外界事件或数据产生时，可以接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间以内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应，并控制全部实时任务协调一致运行的操做系统。于是，提供及时响应和高可靠性是其主要特色。实时操做系统有硬实时和软实时之分，硬实时要求在规定的时间内必须完成操做，这是在操做系统设计时保证的；软实时则只要按照任务的优先级，尽量快地完成操做便可。咱们一般使用的操做系统在通过必定改变以后就能够变成实时操做系统。

实时操做系统是保证在必定时间限制内完成特定功能的操做系统。例如，能够为确保生产线上的机器人能获取某个物体而设计一个操做系统。在“硬”实时操做系统中，若是不能在容许时间内完成使物体可达的计算，操做系统将因错误结束。在“软”实时操做系统中，生产线仍然能继续工做，但产品的输出会因产品不能在容许时间内到达而减慢，这使机器人有短暂的不生产现象。一些实时操做系统是为特定的应用设计的，另外一些是通用的。一些通用目的的操做系统称本身为实时操做系统。但某种程度上，大部分通用目的的操做系统，如微软的Windows NT或IBM的OS/390有实时系统的特征。这就是说，即便一个操做系统不是严格的实时系统，它们也能解决一部分实时应用问题。

2.实时操做系统的特征

1)多任务；

2)有线程优先级

3)多种中断级别

小的嵌入式操做系统常常须要实时操做系统，内核要知足实时操做系统的要求。

3.实时操做系统的相关概念

(1)基本概念

代码临界段：指处理时不可分割的代码。一旦这部分代码开始执行则不容许中断打入；

资源：任何为任务所占用的实体；

共享资源：能够被一个以上任务使用的资源；

任务：也称做一个线程，是一个简单的程序。每一个任务被赋予必定的优先级，有它本身的一套CPU寄存器和本身的栈空间。典型地，每一个任务都是一个无限的循环，每一个任务都处在如下五个状态下：休眠态，就绪态，运行态，挂起态，被中断态；

任务切换：将正在运行任务的当前状态(CPU寄存器中的所有内容)保存在任务本身的栈区，而后把下一个将要运行的任务的当前状态从该任务的栈中从新装入CPU的寄存器，并开始下一个任务的运行；

内核：负责管理各个任务，为每一个任务分配CPU时间，并负责任务之间通信。分为不可剥夺型内核于可剥夺型内核；

调度：内核的主要职责之一，决定轮到哪一个任务运行。通常基于优先级调度法；

(2)关于优先级的问题

任务优先级：分为优先级不可改变的静态优先级和优先级可改变的动态优先级；

优先级反转：优先级反转问题是实时系统中出现最多的问题。共享资源的分配可致使优先级低的任务先运行，优先级高的任务后运行。解决的办法是使用“优先级继承”算法来临时改变任务优先级，以遏制优先级反转。

(3)互斥

虽然共享数据区简化了任务之间的信息交换，可是必须保证每一个任务在处理共享共享数据时的排他性。使之知足互斥条件的通常方法有：关中断，使用测试并置位指令(TAS)，禁止作任务切换，利用信号量。

由于采用实时操做系统的意义就在于可以及时处理各类突发的事件，即处理各类中断，于是衡量嵌入式实时操做系统的最主要、最具备表明性的性能指标参数无疑应该是中断响应时间了。中断响应时间一般被定义为：

中断响应时间=中断延迟时间+保存CPU状态的时间+该内核的ISR进入函数的执行时间[2]。

中断延迟时间=MAX(关中断的最长时间，最长指令时间) + 开始执行ISR的第一条指令的时间[2]。linux

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------算法

分时操做系统　　【词语】：分时操做系统

【注音】：fēn shí cāo zuò xì tǒng

【英文】：Time-sharing Operating System

【释义】：使一台计算机同时为几个、几十个甚至几百个用户服务的一种操做系统。把计算机与许多终端用户链接起来，分时操做系统将系统处理机时间与内存空间按必定的时间间隔，轮流地切换给各终端用户的程序使用。因为时间间隔很短，每一个用户的感受就像他独占计算机同样。分时操做系统的特色是可有效增长资源的使用率。例如UNIX系统就采用剥夺式动态优先的CPU调度，有力地支持分时操做。

产生分时系统是为了知足用户需求所造成的一种新型 OS 。它与多道批处理系统之间，有着大相径庭的性能差异。用户的需求具体表如今如下几个方面: 人—机交互 共享主机 便于用户上机

分时系统的基本思想

时间片 ：是把计算机的系统资源(尤为是 CPU时间)进行时间上的分割，每一个时间段称为一个时间片，每一个用户依次轮流使用时间片。

分时技术：把处理机的运行时间分为很短的时间片，按时间片轮流把处理机分给各联机做业使用。

分时操做系统：是一种联机的多用户交互式的操做系统。通常采用时间片轮转的方式使一台计算机为多个终端服务。对每一个用户能保证足够快的响应时间，并提供交互会话能力。

设计目标： 对用户的请求及时响应，并在可能条件下尽可能提升系统资源的利用率。

适合办公自动化、教学及事务处理等要求人机会话的场合。

工做方式:

一台主机链接了若干个终端；每一个终端有一个用户在使用；交互式地向系统提出命令请求；系统接受每一个用户的命令；采用时间片轮转方式处理服务请求；并经过交互方式在终端上向用户显示结果；用户根据上步结果发出下道命令

分时系统实现中的关键问题：及时接收。及时处理。

特征：

交互性：用户与系统进行人机对话。

多路性：多用户同时在各自终端上使用同一CPU。

独立性：用户可彼此独立操做，互不干扰，互不混淆。

及时性：用户在短期内可获得系统的及时回答。

影响响应时间的因素：终端数目多少、时间片的大小、信息交换量、信息交换速度。服务器

------------------------------------------------------------------------------------------------------------函数

例子：性能

分时——如今流行的PC，服务器都是采用这种运行模式，即把CPU的运行分红若干时间片分别处理不一样的运算请求

实时——通常用于单片机上，好比电梯的上下控制中，对于按键等动做要求进行实时处理测试

linux是分时系统，不过能够改为实时的如：UCOS就是linux修改而来的实时系统，至于他们的区别，下以引用百度中的相似回答，我的感受简单明了：“分时系统是 一个系统能够同时为两个或两个以上的帐户服务！

实时系统 是能当即对指令作出反应的操做系统！微软的常见系统不能吧！并且还死机！战斗机中的操做系统就是实时的系统，想一想若是别人打仗时战斗机中的电脑反应的是飞行员上一条指令或死机了，谁还敢开这架飞机呢？”操作系统