O’zbekiston respublikasi axborot texnologiyalari va kommunikatsiyalarini rivojlanshtirish vazirligi muxammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti farg’ona filiali

jarayon yoki vazifa: RTOS bilan parallel ravishda ishlaydigan kichik dastur. Bu jarayon atrof-muhitni boshqarishdan tortib boshqa amallarni bajarishgacha bo'lgan ko'plab vazifalarni bajarishi mumkin.

Ish: Bu jarayonni bajarish uchun ketadigan vaqtga berilgan nom.

Rejalashtiruvchi: RTOS rejalashtiruvchisi bajariladigan jarayonlarning ustuvorliklari va vaqtlarini boshqarish imkonini beradi. Va ikkita asosiy tur mavjud:

• 
  Kooperativ: birinchi navbatda eng yuqori ustuvor jarayonlarni chaqiradi va jarayon tugagach, u boshqasini chaqiradi yoki agar jarayon kutilganidan ko'proq vaqt talab qilsa, uni o'ldiradi va keyingisini chaqiradi.
  
• 
  ekspropriativ: Vaqti-vaqti bilan u avtomatik ravishda jarayonni chaqiradi, lekin bu jarayonlarda yoki bog'liqliklarda past ustuvorlik tufayli xatolarga olib kelishi mumkin. Bu muammolarni oldini olish uchun semaforlar tushunchasi kiritilgan.
  

Svetofor: ular tirbandlikka o'xshash tarzda ishlaydi, jarayon qachon ketayotganini nazorat qiladi va qolgan jarayonlarning kirishini falaj qiladi va resurslarni bo'sh qo'yganda, keyingisiga "yashil chiroq" yonadi. kiriting. Ba'zi RTOS-larda har biri umumiy manbaga xos bo'lgan bir nechta semaforlar mavjud.

Quyruq: ular jarayonlar o'rtasida aloqa qilish uchun, bufer sifatida, masalan, ma'lumotlarni vaqtincha saqlash uchun yoki bitta qabul qiluvchiga ma'lumotlarni qaytaradigan bir nechta elementlar mavjud bo'lganda ishlatiladi.

Uzilishlar: ular vaqt almashish operatsion tizimlari kabi ishlaydi, ammo RTOSda ba'zi o'ziga xosliklar mavjud. Ushbu turdagi uzilishlar nazoratchi tomonidan vaqtni boshqarish uchun ishlatiladi.

RTOS ga misollar

Agar nima hayron bo'lsa RTOS operatsion tizimlari mavjud bo'lsa, haqiqat shundaki, ko'p sonli mulkiy va ochiq manba mavjud:

• 
  Arm OS: Cortex-M, Cortex-R, Cortex-A uchun ishlab chiqilgan va Apache 2.0 litsenziyasi ostida litsenziyalangan operatsion tizim.
  
• 
  eCos: o'zgartirilgan GNU GPL litsenziyasi ostida bu ARM-XScale-Cortex-M, CalmRISC, 680×0-ColdFire, fr30, FR-V, H8, IA-32, MIPS, MN10300, OpenRISC, PowerPC uchun boshqa ochiq kodli operatsion tizimdir. , SPARC, SuperH va V8xx.
  
• 
  bo'rttirma: ARM7/9/11, ARM Cortex-A/R/M, AVR, AVR32, C16x, CR16C, ColdFire, H8, HCS12, M16C, M32C, MSP430, NIOS2 arxitekturalari bilan IoT va oʻrnatilgan ilovalar uchun xususiy RTOS tizimidir. , PIC18/24/32, R32C, R8C, RISC-V, RL78, RH850, RX100/200/600/700, RZ, SH2A, STM8, ST7, V850, 78K0 va 8051.
  
• 
  FreeRTOS: MIT ochiq manba litsenziyasi ostida u ARM, AVR, AVR32, ColdFire, ESP32, HCS12, IA-32, Cortex-M3-M4-M7, Infineon XMC4000, MicroBlaze, MSP430, PIC, PICsas32, Rene bilan o'rnatilgan bo'lishi uchun mo'ljallangan. H8/S, RISC-V, RX100-200-600-700, 8052, STM32, TriCore va EFM32 arxitekturalari.
  
• 
  Fuşya: Bu Google tomonidan yaratilgan mashhur ochiq kodli tizim va x86-64 va ARM64 da ishlashga mo'ljallangan.
  
• 
  KolibriOS: bepul GNU GPL litsenziyasi ostida x86 uchun RTOS tizimi.
  
• 
  lynxOS: boshqa RTOS, lekin bu bitta xususiy va Motorola 68010, x86/IA-32, ARM, Freescale PowerPC, PowerPC 970 va LEON kabi bir-biridan farq qiluvchi arxitekturalar uchun. Bundan tashqari, u POSIX sertifikatiga ega.
  
• 
  Neytrino: ARM, MIPS, PPC, SH, x86 va XScale uchun xususiy real vaqt tizimi.
  
• 
  Feniks-RTOS: ruxsat etilgan BSD litsenziyasi ostida, ARMv7 Cortex-M, ARMv7 Cortex-A, IA-32 va RISC-V arxitekturalarini qo'llab-quvvatlaydi.
  
• 
  QNX: egalik qiladi va juda mashhur edi. U x86-64, ARM32, ARM64 va oldingi MIPS, PowerPC, SH-4, StrongARM, XScale-ni qo'llab-quvvatlash uchun mo'ljallangan.
  
• 
  Linux: Odatda vaqt taqsimlash rejimida qo'llanilsa-da, yadro o'rnatilgan uchun RTOSga yaqinlashish sifatida ham ishlashi mumkin.
  
• 
  Windows CE y Windows 10 IoT: Microsoft shuningdek, o'zining xususiy operatsion tizimining ushbu real vaqt versiyalariga ega.
  
• 
  Zephyr: Apache 2.0 litsenziyasi ostida ARM (Cortex-M, Cortex-R va Cortex-A Series), x86, x86-64, ARC, RISC-V, Nios II, Xtensa va SPARC uchun boshqa ochiq manbali RTOS ham mavjud. .
  

- RTOS - muayyan davr uchun zarur xizmatlarni taqdim ega bo'lgan tizim;

- real vaqt doimiy tayyor bilan tavsiflanadi tizimi, va foydalanuvchilarga ko'rinadigan ma'lumotlarni qayta ishlash;
- birinchi o'ringa emas, balki javob berish muddati RTOS, va etarli vaqt kelsa "tez tizimi", qo'llash bilan ishlash.
to'liqligi uchun, real vaqt operatsion tizimlari xususiyatlari e'tibor arziydi. eng muhim xususiyati kafolatlangan va voqealar barqaror javob bo'ladi. Vazifalar har qanday darajasi (yuqori va past ustuvor) bir-biri bilan aralashib, bir-biriga ko'chirmoq kerak emas. real vaqtda ma'lum bir voqea javob marta talablari yuqori darajada.
Qattiq RTOS real vaqtda tadbir uchun bir aniq javob vaqti bor. Misol: bir apparat to'xtatib, ekran nazorat uchun qayta ishlanadi amr , muayyan vaqt hollarda 100% uchraydi sifatida.
Soft real vaqt tizimlari hollarda 80-90% bir tartibda maxsus muddati chetlashgan beradi. Lekin eng muhimi, bu kechikishlar tuzatib bo'lmaydigan oqibatlarga olib kelishi emas edi.
Interaktiv RTOS o'z ichiga oladi , inson omili (individual ularga berilgan ko'rsatmalarga yoki buyruqlar keyin tizimi javob kutmoqda qachon).
Eng mashhur real vaqt operatsion tizimlar va ularning xususiyatlari
Eng RTOS - eshik va ular haqida batafsil ma'lumot olish qiyin. Kompaniya kompyuteringizda o'rnatilgan dasturiy ta'minot ishlab chiqish uchun windriver tizimlari VxWorks (qattiq RTOS) ishlab chiqdi. Bu VxWorks nazorati ostida qo'llaniladi dasturiy ta'minot ishlab chiqish amalga oshirilgan qaysi ota-kompyuter, va mijoz kompyuter, asoslangan.
Bu real vaqt operatsion tizimi - shirokonastraivaemye, lekin dastur modul ularni juda foydalanish cheklangan qiladi boshqacha muhitda, foydalanish mumkin emas. Foydasi o'z ichiga oladi:
- vazifalar cheksiz ko'p.
- 256 uchun - ustuvor soni.
- Vazifalar dönemsellikten yoki ustuvor tomonidan rejalashtirilgan.
- muhim tizim resurslarini boshqarish yordam Semaforlar.Orada.
Haqiqiy vaqtda operatsion tizimi QNX neytrinolar haqiqiy vaqtda operatsion tizimi - kompaniya QNX dasturiy tizimlaridan izlanish. Bu xoch-server arxitekturasi asoslangan va ustuvor holatiga katta bir nechta maxsus bir bilan xarakterlanadi. tizimining har bir element mustaqil ishlari: har qanday birligi mustaqil yadrosining yoki boshqa komponentlar ishlashini ta'sir holda yoriqlar va muvaffaqiyatsizliklar bilan qayta boshlash mumkin. Bu, shuningdek, boshqa muhitda ish bartaraf asosiy yadrosi, bir chuqur konfiguratsiya bog'lanishini ega.
ChorusOS keng telekommunikatsiya ishlatiladi ko'milgan bir operatsion tizimi, bir misol. Bu telekommunikatsiya protokollar, yangi ishlanmalar va ilovalar joriy beradi Java-texnologiyalar, turli xil qo'llab-quvvatlaydi.
RTOS tufayli qayta ishlash vazifalarni sarflangan vaqt qat'iy nazorat qilish, umumiy-maqsadi tizimlari, ish, deterministik tabiat farq qiladi. "Determinacy" tushunchasi bir real vaqt dasturini amalga davomida oldindan belgilangan vaqt oralig'i, ta'riflaydi.

U birinchi bo'lib 1947 yilda AQSh harbiy-dengiz floti uchun IBM tomonidan ishlab chiqilgan Whirlwind loyihasida yoki AQShning Havo kuchlari uchun yaratilgan yarimavtomatik yer osti havosidan himoya qilish tizimida (SAGE) ishlatilgan. Ikkala loyiha ham real vaqt tizimlari sifatida bugungi standartlarga mos keladi. Vaqtincha qo'shadigan hissasiga qo'shimcha ravishda, Whirlwind loyihasi birinchi marta ferrit yadrosidan foydalanishni va Fortran-dan oldingi yuqori darajadagi til kompilyatorini o'z ichiga oldi.
Boshqa erta real vaqt tizimlari SABRE (1959 yilda American Airlines tomonidan ishlab chiqilgan) kabi aviachiptalarni rezervasyon qilishda, shuningdek jarayonlarni boshqarish uchun ishlatilgan, ammo milliy kosmik dasturning paydo bo'lishi real vaqtni rivojlantirish uchun yanada ko'proq imkoniyatlarni taqdim etdi kosmik va telemetriya boshqaruv tizimlari. O'tgan asrning 60-yillariga kelib bunday tizimlarning jadal rivojlanishi ro'y berdi va shundan keyingina real vaqt rejimida ishlov berishga moslashtirilgan uskunalarning mavjudligi bilan real vaqt rejimidagi muammolarni hal qilishga jiddiy noharbiy qiziqish paydo bo'ldi.
Agar vaqt cheklovi etishmayotgan bo'lsa, qabul qilinishi mumkin, ammo keraksiz bo'lsa, biz uni real vaqtda yumshoq tizim deb ataymiz. Elektron pochta tizimlari, simsiz marshrutizatorlar va kabel qutilaringiz real vaqt rejimida cheklovlarga ega bo'lib, ular ular uchun mo'ljallangan. Shunday bo'lsa-da, ushbu muddatlarni o'tkazib yuborish oqibatlari unchalik katta emas yoki ahamiyatsiz bo'ladi, masalan, sizning sevimli televizion shoularingiz bir soniya davomida buferlashga majbur bo'lishi mumkin. Agar real vaqt rejimida yumshoq dastur ma'lum bir operatsiyani bajarish muddatini o'tkazib yuborsa, operatsiya darhol o'z qiymatini yo'qotmaydi. Buning o'rniga vaqt o'tishi bilan qiymat kamayadi, ya'ni vaqt belgilangan muddatdan ancha uzoqlashganda, u nolga tushadi.
Ko'pgina tizimlar spektrdan yumshoqgacha bo'lgan spektrda mavjud bo'lib, bu erda belgilangan muddatni o'tkazib yuborish mumkin emas, ammo bu bajariladigan operatsiya darhol o'z qiymatini yo'qotadi. Ushbu spektr ichida joylashgan tizimlar ko'pincha real vaqt tizimlari deb nomlanadi.

Vazifa - bu tizim protsessor tomonidan bajarilishi kerak bo'lgan ko'rsatmalar to'plami. Ba'zi real vaqtda tizim dizaynerlari vazifalarni rejalashtirishni afzal ko'rishadi, ayniqsa agar ular vaqti-vaqti bilan bajarilsa. Ko'pgina o'rnatilgan tizimlar bir necha marta kirishlarni his qilishlari va so'ngra ushbu yangi ma'lumotlarga asoslangan holda chiqishlarni o'zgartirishlari kerak. Ushbu turdagi tizimlar vazifalarni ishlatishga yordam beradi. Ushbu vazifalar odatda rejalashtiruvchi deb ataladigan dasturiy ta'minot yordamida rejalashtiriladi va bajariladi. Rejalashtirilgan vazifani bajarish kerak bo'lgan vaqt va u aslida bajarilishi vaqti orasidagi vaqt jitter deb ataladi. Jitter istalgan vaqtni olib tashlagan holda haqiqiy vaqt sifatida aniqlanadi.
J = T_a – T_d
Haqiqiy vaqtda ishlaydigan tizim voqealarni javobini, vazifalarni rejalashtirishni yoki ikkalasini ishlatmasligidan qat'i nazar, yakuniy maqsad maqbul deb hisoblangan yuqori chegarani (eng yomon stsenariy) belgilashda iloji boricha kam kutish va jitterga ega bo'lishdir.
Qanday qilib real vaqtda o'rnatilgan tizimni loyihalashtirishga o'tish kerak? Tizimning talablari o'sib borishi va vaqtni cheklashi bilan, belgilangan muddatlarga rioya qilgan holda o'rnatilgan tizimning barcha ehtiyojlarini boshqarish qiyinlashadi. Quyida sanoatning barcha sohalarida qo'llaniladigan bir nechta aniq belgilangan printsiplar keltirilgan.
Real vaqt tizimlarida yana bir foydali konstruktsiya bu navbatdir. Navbat mahsulotni ishlab chiqarish liniyasi deb o'ylash mumkin va u qayta ishlanadi. Tayyor bo'lgandan so'ng, tizim navbatdagi elementni navbatdan olib tashlaydi va unga ishlov beradi. Shunday qilib, bajarilishi kerak bo'lgan yangi vazifa navbatga qo'yilishi mumkin va tizim oldin kelgan barcha vazifalarni bajarishini kutadi. Oxir oqibat, yangi vazifa hal qilinadi, hatto uning orqasida ko'proq vazifalar paydo bo'ladi. 3-rasmda A topshirig'i va B topshirig'i bajarilgunga qadar C vazifasi navbatda o'tiradigan birinchi-in-out (FIFO) navbati ko'rsatilgan. 

Vaqt cheklovlarini boshqarishning ortiqcha xarajatlari shunchalik katta bo'ldiki, biron bir dizayn uslubi yoki printsipidan foydalanish endi mumkin bo'lmaydi. Aynan shu vaqtda real vaqtda ishlaydigan operatsion tizim eng yaxshi echimga aylanadi. Haqiqiy vaqtda ishlaydigan operatsion tizim yoki ROSOS (R-toss deb ataladi) rejalashtirish va navbatning tuzilish usullaridan foydalanadi, ammo bu qo'shimcha funktsiyalarni, shu jumladan vazifa ustuvorligini, uzilishlar bilan ishlashni, vazifalararo aloqalarni, fayl tizimlarini, ko'p tarmoqli va boshqalarni o'z ichiga oladi. Ko'proq. Bularning barchasi vaqtni cheklash maqsadlariga erishish va engib o'tishning eng samarali usuliga olib keladi. Ommabop real vaqt operatsion tizimlariga VxWorks, QNX, eCos, MbedOS va FreeRTOS kiradi. Oldingi ro'yxatdagi birinchi ikkitasi mulkka tegishli, ammo qolgan uchtasi bepul ishlatilishi mumkin. MbedOS Arm-ning Mbed platformasi bilan ishlaydi va FreeRTOS ko'plab turli mikrokontrolörlarga yuborilgan. Kelgusi maqolada biz ulardan bittasini olishni va ishlashini o'rganishimiz mumkin.