实时操作系统-经济百科

实时操作系统(Real TIMe OPEration System,RTOS)

什么是实时操作系统

实时操作系统是一个可以在有限确定的时间内对异步输入进行处理并输出的信息系统。一个高性能的实时操作系统应具备良好的综合性能，包括系统体系结构、基本系统功能支持(如内存和中断管理)、AP1支持和稳定性等。而实时性能是系统选取和系统评估最重要的参考指标。

实时操作系统的基本特征[1]

多任务RIDS的基本结构包括一个程序接口、内核程序、器件驱动程序以及可供选择的服务模块。其中，内核程序是每个RTOS的根本，其基本特征为：

(1)任务

任务(Task)是RTOS中最重要的操作对象，每个任务在RTOS的控制下由CPU分时执行。任务的调度日前主要有时间分片式(TimeShc．i唱)、轮流查询式(Round-RoBIn)和优先抢占式(PRe．eruptive)三种，不同的RTOS可能支持其中的一种或几种，其中优先抢占式对实时性的支持最好，也是目前流行RTOS采用的调度方式。

(2)任务切换

任务的切换有两种原因。当一个任务正常地结束操作时，它就把CPU控制权交给RTOS，RTOS则判断下面哪个任务的优先级最高，需要先执行。另一种情况是在一个任务执行时，一个优先级更高的任务发生了中断，这时RTOS就将当前任务的上下文保存起来，切换到中断任务。

(3)消息和邮箱

消息(Me8日日)和邮箱(Ma丑．b％)是RTOS中任务之间数据传递的载体和渠道，一个任务可以有多个邮箱。通过邮箱，各个任务之间可以异步地传递信息。

(4)信号灯

信号灯(铀—DIlore)相当于一种标志(nag)，通过预置，一个事件的发生可以改变信号灯。一个任务可以通过监测信号灯的变化来决定其行动，信号灯对任务的触发是由RTOS来完成的。

(5)存储区分配

RTOS对系统存储区进行统一分配，分配的方式可以是动态的或静态的，每个任务在需要存储区时都要向RTOS内核申请，RTOS在动态分配时能够防止存储区的零碎化。

(6)中断和资源管理

RTOS提供一种通用的设计用于中断管理，效率高并且灵活，这样可以实现最小的中断延迟。RIDS内核中的资源管理实现了对系统资源的独占式访问，设计完善的RTOS具有检查可能导致系统死锁的资源调用设计。

实时操作系统的优点[2]

采用RTOs主要有以下好处：

(1)低成本；(2)高性能；(3)可重新构造(reeonfigurable)；(4)易学易用，一劳永逸；(5)用高级语言(c，c++，Java，FORTRAN等)代替汇编语言；(6)适应性广，即可用于很广泛的系统及内存要求；(7)灵活性，即改变和增强系统方便，不必做硬件改动；(8)再开发周期短，升级换代能力强；(9)可移植性强，因为是高级语言编程，平台等的更换，只需重新编程即可；(10)积累性，即掌握一种系统，一种语言，即可受用相当时间。这样可专心于主要工作，而不必把时间都花在学习语言与系统上。(11)复杂性：RTOS可使用多处理机系统开发变得与单处理机系统复杂性相当，大大降低系统开发调试的复杂性；(12)可维护性：高级语言编程，标准总线与DSP板，软硬件．特别是软件可维护性大大提高。

在技术发展的今天，大系统的软件可维护性比硬件可维护性还要重要。

实时操作系统的典型应用

RTOS典型应用是需要实时处理的、大数据量、大运算量、并行的系统。如像我们1994年研制成功的“机载SAR实时数字和成像处理器”。在实际应用中，我们已经深刻体会到RTOS的优越性。最近，随着RTOS的发展，RTOS的应用已不再局限于上述典型应用，已在许多其它方面找到了应用，特别是RTOS在Intexnet、Intranets、WorldWideWeb(WWW)网上的应用及Java的使用，并使在医学上远距监测和诊断成为可能，这也意味着，医疗各部门可在各自部门与其它相关部门共同会诊，大大方便诊断，改变医疗服务体系结构。

另一方面，随着科学技术的发展，系统也变得越来越复杂，不采用R1Ds，虽不能说是不可能的，但至少是不必要的、不好的。