【操作系統】什么是RTOS？RTOS與普通操作系統的區別？

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

　　實(shí)時(shí)操作系統（RTOS）是指當外界事件或數據產(chǎn)生時(shí)，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，其處理的結果又能在規定的時(shí)間之內來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程或對處理系統做出快速響應，調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)調一致運行的操作系統。

　　實(shí)時(shí)系統的正確性不僅依賴(lài)系統計算的邏輯結果，還依賴(lài)于產(chǎn)生這個(gè)結果的時(shí)間。

　　換句話(huà)說(shuō)，系統設計時(shí)所有的事件都可以在指定的時(shí)間內得到響應（時(shí)間確定性）。

　　如果系統關(guān)鍵任務(wù)響應時(shí)間都滿(mǎn)足這條標準，則這樣的實(shí)時(shí)系統可稱(chēng)為硬實(shí)時(shí)系統。

　　提供及時(shí)響應和高可靠性是RTOS的主要特點(diǎn)。

實(shí)時(shí)操作系統和普通操作系統的區別？

　　與通用的分時(shí)操作系統不同（Linux、Windows、Unix等），實(shí)時(shí)操作系統在航空航天、軍事與工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域更具優(yōu)勢，首先實(shí)時(shí)操作系統有著(zhù)分時(shí)操作系統無(wú)法比擬的響應時(shí)間確定性，實(shí)時(shí)操作系統從調度器算法，到中斷響應系統，到消息傳遞機制等所有的核心算法時(shí)間復雜度都是O（1），它表示系統的響應速度不依賴(lài)于系統任務(wù)的多少，負載的輕重，而只依賴(lài)于優(yōu)先級的設計，就算當前系統滿(mǎn)負荷運行，優(yōu)先級高的事件發(fā)生后，系統還將會(huì )在指定的時(shí)間內立即響應事件。由于這種設計理念和算法上的優(yōu)勢，根據相關(guān)數學(xué)理論，分時(shí)系統在負載嚴重的情況下是不能通過(guò)提升處理器性能來(lái)獲得確定的響應時(shí)間。

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

　　實(shí)時(shí)系統與分時(shí)系統設計思想和應用領(lǐng)域完全不同，不存在替代關(guān)系，而是一種互補關(guān)系。

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

　　實(shí)時(shí)操作系統大部分是運行在芯片的底層，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)操作系統實(shí)時(shí)的控制著(zhù)最底層的應用，時(shí)間確定的執行著(zhù)設定任務(wù)，例如火箭發(fā)射中定是分離，調整軌道等;

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)只能提供統計意義上的實(shí)時(shí)。例如，有的應用要求系統在95%的情況下都會(huì )確保在規定的時(shí)間內完成某個(gè)動(dòng)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)可以達到用戶(hù)期望的水平。比如，用戶(hù)在操作DVD播放機時(shí)，只要98%的情況都能正常播放，用戶(hù)可能就滿(mǎn)意了;

　　而發(fā)射衛星、控制核反應堆的應用系統，這些系統的實(shí)時(shí)性必須達到100%，是絕對不允許出現意外。

　　硬實(shí)時(shí)系統有一個(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(huì )帶來(lái)?yè)p害甚至導致系統失敗、或者導致系統不能實(shí)現它的預期目標。

　　軟實(shí)時(shí)系統的時(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)操作系統就是在規定的時(shí)間內必須正確地完成操作，完成操作的時(shí)間有操作系統的因素，也有用戶(hù)軟件的因素。

　　非實(shí)時(shí)操作系統指操作系統無(wú)法保證哪怕是最高優(yōu)先級任務(wù)開(kāi)始執行的最后時(shí)限。

　　只有“非屏蔽中斷＋執行時(shí)間確定的ISR”才可以稱(chēng)為硬實(shí)時(shí)系統，因為這個(gè)系統明確告訴我什么時(shí)候完成操作。

　　著(zhù)名的硬實(shí)時(shí)系統包括：

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

　　如何實(shí)現實(shí)時(shí)系統？

　　實(shí)時(shí)系統的調度策略？

　　實(shí)時(shí)系統的中斷處理？

　　主要是內核調度策略和中斷優(yōu)先級。

　　實(shí)時(shí)操作系統從調度器算法，到中斷響應系統，到消息傳遞機制等所有的核心算法時(shí)間復雜度都是O（1），它表示系統的響應速度不依賴(lài)于系統任務(wù)的多少，負載的輕重，而只依賴(lài)于優(yōu)先級的設計，就算當前系統滿(mǎn)負荷運行，優(yōu)先級高的事件發(fā)生后，系統還將會(huì )在指定的時(shí)間內立即響應事件。由于這種設計理念和算法上的優(yōu)勢，根據相關(guān)數學(xué)理論，分時(shí)系統在負載嚴重的情況下是不能通過(guò)提升處理器性能來(lái)獲得確定的響應時(shí)間。

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

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