زمان واقعی سیستم عامل

) و سهم آن در جهان ایجاد شده است. RTOS به عنوان یک سیستم است که در آن صحت سیستم تنها به نتایج منطقی محاسبات بستگی ندارد بلکه به زمان تولید نتایج نیز بستگی دارد. انجام وظایف حیاتی بر .. <5= چند تصور غلط در ارتباط با این مسئله به وجود آمده است و ما تلاش کرده ایم این مسائل را پاسخ دهیم. از آنجا که در 20 سال گذشته، RTOS تحت تکامل مداوم است و RTOS به توسعه بسیاری از محصولات تجاری منجر شده است. ما چند RTOS تجاری از دسته های مختلف برنامه های زمان واقعی انتخاب کرده و ویژگی های زمان واقعی آن ها را مورد بحث قرار داده ایم. مقایسه ی RTOS های تجاری ارائه شده است. ما با بحث در مورد نتایج حاصل از بررسی و مقایسه RTOS بر اساس پارامترهای عملکرد نتیجه گیری کرده ایم. لغات کلیدی : VxWorks ،RTAI . مقدمه طی چند سال اخیر، افزایش قابل توجهی در تقاضای سیستم های تعبیه شده در امور انسانی وجود داشته است. در هر زمینه اعم امور خانه شخصی، کسب و کار، و فرایند اتوماسیون در صنایع، ارتباطات، سرگرمی و دفاع ساخته شده است. همانطور که می دانیم، سیستم های جاسازی شده ترکیبی از سخت افزار و نرم افزار و شاید دیگر قطعات مکانیکی طراحی شده برای انجام یک تابع خاص هستند. عملکرد این سیستم بستگی به سیستم عامل استفاده شده دارد. بسیاری از این سیستم ها نیاز به دقیق برای انجام چنین وظیفه دارند. اولین بیش از سال پیش توسط خانواده از ماشین آلات ساخته شد، که پس از آن روند تکامل ایجاد شد. زمان واقعی سیستم عامل ( )، به عنوان نام نشان یک مهلت مرتبط با وظایف فراهم می کند و پایبند به این مهلت به عنوان یک مهلت از دست رفته می تواند باعث تحت تاثیر قرار گیری و اثر نامطلوب وموثر است و اجازه می دهد تا برنامه های زمان واقعی فاجعه بار شود. باید قطعی و پیشگیرانه باشد. طراحی شود و به راحتی اجرای مورد نیاز گسترش یافته است. اختصارات و مخفف ها ارتباط بین پردازه ریزپردازنده واحد - شرکت تجهیزات دیجیتال - خط از کد یک سیستم عامل به طور کلی از دو قسمت تشکیل شده است: فضای هسته (حالت هسته) و فضای کاربر (حالت کاربر) . این بخش اصلی هر سیستم عامل است و به عنوان یک پل ارتباطی بین برنامه ها و پردازش داده های واقعی در سطح سخت افزاری عمل می کند. هسته می توانید پایین ترین سطح لایه انتزاعی را برای ارائه منابع (به خصوص پردازنده ها و دستگاههای ) ایجاد کند. انواع هسته در زیر مورد بحث است . هسته یکنواخت: سیستم های یکنواخت موسوم به کد اسپاگتی یا بیگ مس هستند این نوع هسته در اوایل برجسته بود در اینجا، سیستم مجموعه ای از روش ها است هر ماژول می نامد هر ماژول های دیگر بدون پنهان کردن اطلاعات (به عنوان ماژول، بسته به کلاسی که در حال حاضر مورد استفاده قرار گرفته) با میلیون ها و اشکالات در مورد سیستم های یکنواخت به احتمال زیاد شامل بسیاری از اشکالات. این نوع از سیستم عامل دارای مشکل دشوار به اشکال زدایی است. از دیدگاه قابلیت اطمینان در سطح بالا، یک هسته یکنواخت بدون ساختار است.. میکرو هسته: در اینجا، کد تا آنجا که ممکن از هسته به فضای کاربر حرکت می کند بین ماژول و کاربر با استفاده از پیام ارتباط انجام می گیرد گسترش یک هسته کوچک و پورت سیستم عامل به ساختار جدید آسان تر است قابل اعتماد تر (کد کمتر در حالت کارکرد هسته) و امن تر است. هسته خارجی در اینجا هسته سخت افزار را از نرم افزار جدا می کند هسته منابع فیزیکی را به برنامه اختصاص داده است. به ایت دلیل در مدل مفهومی بر اساس (فایل های سیستم فضای آدرس مجازی، برنامه، سوکت) است. برنامه تصمیم می گیرد تا با این منابع چه کار کند. می تواند به یک برای شبیه سازی متعارف متصل شود. معمولا در آن تعامل سخت افزار قوی مورد نیاز است. را می تواند به عنوان توانایی سیستم عامل برای ارائه یک سطح مورد نیاز از خدمات در یک زمان پاسخ محدود تعریف شود. [] ها عموما دو دسته هستند ، یعنی، زمان واقعی سخت و زمان واقعی نرم و طبقه بندی آن ها به شرح زیر است A. سخت: این نوع از به شدت به مهلت مرتبط با وظایف پایبند است. این سیستم می تواند هر گونه تاخیر را تحمل کند، در غیر این صورت سیستم را از بین خواهد برد . برای مثال، ضربان ساز قلب نرم: در این نوع از ، زمان از دست رفته یک مهلت قابل قبول است. این سیستم می تواند تاخیر را تحمل کند اما بسیار نامطلوب است. به عنوان مثال، بر روی خط پایگاه داده. علاوه بر این، آن ها با توجه به نوع دستگاه های سخت افزاری (به عنوان مثال بیتی، بیتی، بیتی ) پشتیبانی می شوند. . ویژگی های :باید به روشی طراحی شود که یک توازن بين حمایت از مجموعه ای از ویژگی ها برای توسعه و استقرار برنامه های کاربردی زمان واقعی و به خطر انداختن مهلت ایجاد شود. [] A. اولویت کار اولویت قابلیت تعریف برای شناسایی کار ، نیاز به منابع و تخصیص آن برای ایجاد کنترل در دارد. مانند قابلیت اختصاص وظیفه منحصر به فرد با سطح اولویت مناسب. بنابراین، مهم است که به این ویژگی مجهز شده است. . مکانیسم مطمئنو کافی ارتباط بین کاری: برای کارهای مختلف و برای برقراری و برای اطمینان از درستی داده ها در هر مکانیزم ارتباط بین کاری و هماهنگ سازی ، مکانیسم قابل اعتماد و کافی مورد نیاز است دیگر ویژگی های در طول تجزیه و تحلیل عملکرد در ادامه این مقاله بحث شده است اینجا از دسته بندی های مختلف انتخاب شده است : - : سازگار ترین : موفق از نظر تجاری - : متداول در سیستم های گره چند گانه : رایج ترین . سوء تفاهم های مربوط به و شفاف سازی آن ها - بسیار سریع است : این درست نیست باید رفتار قطعی از نظر مهلت داشته باشند اما این درست نیست که سرعت پردازش یک است. توانایی پاسخگویی به این معنا نیست که آن ها سریع هستند سریع | ها شبیه هستند همانطور که قبلا مورد بحث قرار گرفت دو نوع (سخت و نرم) وجود داردمقدار قابل توجهی از بار را استفاده می کند. این درست نیست. تنها - ٪ از توسط مورد نیاز است. [4] هیچ علمی در طراحی سیستم وجود ندارد ولی بیشتر علوم خوب از تلاش برای حل مسائل پیش روی با سیستم های مختف کار گذاشته شده کارامد بر گرفته شده است همیشه انرژی زیادی مصرف می کند مصرف انرژی هر سیستم به طور عمده وابسته به سخت افزار و ساخت آن است. . محدودیت های می تواند پر هزینه باشد به طور کلی بسیار پیچیده است و مقدار غیر بدیهی از چرخه پردازنده را مصرف می کند دارای چند وظیفه عدم زمانبندی با نوبت گردشی را پشتیبانی نمی کند. RTOS.V زير مقایسه: VxWorks : VxWorks .A یک RTOS طراحی شده توسط سیستم رودخانه ای ، کالیفرنیا است. این RTOS تجاری بیشتر در جهان امروز ترجیح داده شده است. ماژول های خاصی دارد که توسط پروژه های بوئینگ 777 و مریخ نورد استفاده می شود. بنابراین بحث در مورد جزئیات این RTOS بسیار ضروری است. [5] | B : در حال حاضر رسما به عنوان Windows جاسازی شده جمع و جور شناخته شده است. این 0.5 منبع بسته، اولین بار 16 سال پیش ، در سال 1996 منتشر شد. بسیاری از سیستم عامل های تعبیه شده بر روی هسته Windows CE O.S ، از جمله Windows فون مایکروسافت و بسیاری از دستگاه های صنعتی بر اساس آن بوده اند. [6]c QNX Neutrino. : یک یونیکس تجاری مانند است RTOS، در اصل در سال 1982 توسط شرکت کانادایی سیستم های کوانتومی نرم افزار QNX توسعه یافته است . یکی از اولین O.S های میکرو هسته تجاری موفق بود است و در انواع مختلف دستگاه ها از جمله خودرو و تلفن همراه استفاده می شود. RTAI : RTAL .D مخفف زمان واقعی نرم افزار رابط است. که به شما اجازه نوشتن برنامه های کاربردی با محدودیت زمان دقیق برای لینوکس را می دهد ، یک فرمت در زمان واقعی برای هسته لینوکس است. مورد استفاده برای کنترل ربات ها، سیستم اکتساب داده ها، کارخانه های تولیدی، و سایر ابزار حساس به زمان و ماشین آلات می باشد. افزایش قابلیت برنامه ریزی زمان واقعی سخت و شکلهای هندسی اولیه برای برنامه های کاربردی برای آن استفاده شده است.| !6 .A این یک وضعیت است که در آن دو یا چند فرآیند در حال انتظار برای به پایان رسیدن دیگر فرآیند ها می باشند. این حالت معمولا در نبود منابع و یا در اجرای عقب تر ایجاد می شود. همانطور که می دانیم هر گونه تاخیر در نتیجه RTOS می تواند فاجعه بار باشد، بنابراین ما انتظار داریم RTOS ترجیحا از وضعیت وقفه جلوگیری کند و یا به صورت موثر به آن رسیدگی کند. شرایط وقفه: دو به دو ناسازگار انتظار مدور نگه داری و انتظار پیش بینی کمتر این چهار شرط به عنوان شرط کافمن از اولین مقاله در سال توسط ادوارد جی کافمن بدست آمده است احتمال به شرط وقفه و به درجه پیش بینی بستگی دارد) اجتناب از وقفه : بهترین روش برای جلوگیری از یکی از چهار شرط کافمن پیش از وقوع است. همچنین روش هایی مانند کسب اطلاعات اضافی در مورد فرآیند و تصمیم گیری یک فرایند می تواند توسط یک برای جلوگیری از وقفه انجام شود. ) تغییرات در وقفه : اگر وقفه رخ می دهد، باید قادر به بهبود آن ، در اسرع وقت باشد. معمولا راه حل بهبود پایان روند است، که به صورت زیر اجرا می شود حذف تمام فرایند های وقفه | حذف یک فرایند در یک زمان تا چرخه وقفه حذف شود ردپای حافظه برآورد حافظه و از الزامات یک بر روی پلت فرم های جاسازی شده خاص است. کد موثر، فقط داده های خواندنی هسته، و هر کد زمان اجرا هر سه اندازه مورد نیاز است ، از سوی دیگر یک مجموع ساختار داده ها و متغیر های جهانی و برنامه های موقت است ارزش حافظه بر ساختار پلت فرم سخت افزاری کامپایلر تنظیمات بهینه سازی و از همه مهمتر تنظیمات سیستم عامل که شامل اندازه هسته و اندازه زمان اجرا بستگی دارد. معیارهای ردپا اغلب با توجه به یک راه حل مشخص شده است ، به خصوص در شرایطی که دستگاه ها بر روی تراشه حافظه دارند و امکان ارتباط با حافظه خارجی را محدود کرده اند یک عامل تصمیم مهم می باشد.ارزش ردپای پایین تر از ممکن است هزینه اختصاص داده شده برای سخت افزار ذخیره سازی یک پروژه را کاهش دهد. قابلیت حمل / سازگاری اغلب، یک برنامه قابل اجرای سخت افزاری است که در اصل برای بزرگ تر شدن طراحی شده است ، الزامات محصول را افزایش می دهد. به این ترتیب با چنین قابلیتی می تواند به ساختار پردازنده منتقل شود. بنابراین، انعطاف پذیری در انتخاب سخت افزار با توجه به نیاز پروژه را ارائه می دهد.D. ابزارهای توسعه ارائه شده: مجموعه ای کافی از ابزارهای توسعه از جمله دیباگر؛ کامپایلر و پیش فیلتر ممکن است در عملکرد کوتاه توسعه و اشکال زدایی زمان کمک کنند، و بهبود قابلیت اطمینان از برنامه نویسی را ایجاد کنند تجاری معمولا مجموعه ای کامل از ابزارها برای تجزیه و تحلیل و بهینه سازی رفتار دارند ، در حالی که منبع باز ممکن است همان را نداشته باشد. به عنوان مثال. سیستم عامل و محبوب ترین ابزار توسعه پیشرفته و کارآمد (مایکروسافت ویژوال استودیو ) را فراهم می کند. ما برای این مقایسه در نظر گرفته امنیت ارائه شده تا دهه گذشته، دارای ویژگی های معمولی بوده است، اما از چند سال گذشته، با توجه به حملات برنامه های مخرب بر روی سیستم های مهم و شبکه ، تامین امنیت کامل انجام شده. در اینجا امنیت به حفاظت سیستم امنیت از دسترسی های غیر مجاز در داخل سیستم و همچنین در خارج از سیستم اشاره دارد. انتظار می رود آن ها به دنبال استانداردهای امنیت برای خدمت به برنامه های تعبیه شده موجود در مانند باشندل ] و هسته عملکرد زمان اجرا 8زمان اجرا عملکرد یک عملکرد از برنامه در به طور کلی توسط حالت وقفه تحت تاثیر است. این نظر مفید است اگر ارزیابی به نمونه اولیه جنبه های عملکرد حیاتی آن بر روی سخت افزار استاندارد داده شود . ) زمان تاخیر: زمان تاخیر تجزیه و تحلیل خارجی تحت آزمون در رابطه با سخت افزار به عنوان یک جعبه سیاه است. تاخیر متشکل از اختلاف زمان بین فرستادن و لحظه ای که برنامه عمل می کند می باشد ، کنترل وقفه همراه یک واکنش خارجی انجام می شود ) جيتر: جيتر اطلاعات غیر مستقیم بدست آمده از چندین شاخص وقفه می باشد که متشکل از یک تغییر تصادفی بین هر مقدار تاخیر است. در یک ، اثر جیتر زیاد است و با پروکتور در زمان کنترل موتور مرحله ای قابل تحلیل است ) بدترین حالت زمان پاسخ: بدترین حالت زمان پاسخ با استفاده از روش ارائه شده توسط است که در بالا تجزیه و تحلیل فرکانس حداکثر وقفه است که توسط با قابلیت اطمینان به کار گرفته مورد بحث قرار گرفته به دست آمده است. بدترین زمان پاسخ مورد معکوس حداکثر فرکانس به دست آمده می باشد آزمون پیشنهاد شده توسط شامل تنظیم یک سیستم است که نسخه سیگنال ورودی به طور مستقیم به یک پورت خروجی است، و اندازه گیری میزان پالس در ورودی ایجاد شد. از لحاظ تئوری، در حالی که سیستم پایدار است، تعداد پالس انباشته شده در هر دو پورت باید برابر باشد. پس از آن، فرکانس سیگنال ورودی باید به آهستگی افزایش یابد تا پالس ورودی و خروجی در شمارش اختلاف داشته باشند. در این لحظه، فرکانس باید کاهش یابد تا زمانی که فرکانس کار سیستم حداکثر مشخص شود .)