RTOS vs GPOS:een complete gids

In dit moderne tijdperk hebben we veel software- en hardwareoplossingen gezien waarvoor een besturingssysteem nodig is. Besturingssystemen helpen deze apparaten soepel te werken en tonnen verschillende taken aan te kunnen. Als elektronische liefhebber heeft u echter hoogstwaarschijnlijk meer inzicht nodig in welk type besturingssysteem u voor uw project nodig heeft. Gelukkig hebben we wat je nodig hebt. In dit artikel vindt u alles over RTOS versus GPOS, hun vergelijkingen en verschillende soorten toepassingen. Ook als u gewoon meer wilt weten over deze besturingssystemen, bent u hier aan het juiste adres.

Klaar? Laten we beginnen.

Algemene besturingssystemen (GPOS)

De GPOS is een besturingssysteem dat een groot aantal processen kan beheren en een uitvoering per tijdseenheid kan voltooien, wat we graag doorvoer noemen. Soms zou het algemene besturingssysteem de uitvoering van een thread met hoge prioriteit vertragen om vijf of zes processen met lage prioriteit uit te voeren.

Computerwerkstation

Dus om de noodzakelijke hoge doorvoer te bereiken, zou het vijf taken met lage prioriteit dienen in plaats van één proces met hoge prioriteit uit te voeren. Met andere woorden, als meerdere taken met een lage prioriteit in de wachtrij staan ​​voor uitvoering, zou de GPOS deze taken als eerste laten uitvoeren, zodat de hoge doorvoer behouden blijft.

Nu gebruiken de meeste algemene besturingssystemen een eerlijkheidsbeleid om processen en threads naar de CPU te brengen.

Bovendien stelt dit beleid de GPOS in staat om de algehele hoge output te leveren die de desktop- en servertoepassingen nodig hebben om efficiënt te werken.

Maar het kan niet garanderen dat een taak met hoge prioriteit of tijdkritische threads worden uitgevoerd vóór threads met lage prioriteit. Het algemene besturingssysteem werkt dus beter voor apparaten die meerdere taken tegelijkertijd uitvoeren.

Personal computer (pc)

Real-time besturingssysteem (RTOS)

Aan de andere kant heeft RTOS een ontwerp dat tijdkritische toepassingen met hoge precisie afhandelt. Om een ​​besturingssysteem onder deze categorie te laten vallen, moet het een maximale periode hebben voor elke kritieke bewerking die het uitvoert. Met andere woorden, het is een tijdgebonden systeem.

Een realtime besturingssysteem is behoorlijk complex. Maar maak je geen zorgen, we zullen het voor je opsplitsen. De RTOS heeft drie basisfuncties:planner, RTOS-services, synchronisatie en berichtenuitwisseling.

De planner

De planner heeft drie statussen:eerst is de status gereed voor uitvoering, wat van toepassing is op een gereed-taak die indien nodig kan overschakelen naar de actieve status. Ten tweede is er de actieve status die van toepassing is op wanneer een taak wordt uitgevoerd. Ten slotte is de geblokkeerde staat wanneer de taak niet kan worden uitgevoerd en naar een geblokkeerde staat wordt gestuurd.

Er zijn ook drie soorten planningstechnieken, namelijk:

Pre-emptive taakplanningsmethode/Prioriteitsgebaseerde planning

De preventieve planningstechniek omvat prioriteitsafhankelijke tijdtoewijzing. Hier kunt u aan elke taak een uniek prioriteitsniveau toewijzen.

Coöperatieve planning

Hier kunt u aan elke taak een vast slot toewijzen. Als de taak de uitvoering echter niet voltooit, zou deze de gegenereerde gegevens verliezen en wachten op de volgende beurt.

Ten slotte zorgt de kernel voor het maken van een taak, het wijzigen van de prioriteit van een taak, het wijzigen van de status van een taak en het verwijderen van een taak.

RTOS-services

De kern van elk besturingssysteem is een kernel. De kernel is verantwoordelijk voor het beheren en toewijzen van de bronnen van een besturingssysteem. Taken kunnen echter niet altijd de aandacht van de CPU trekken, dus de kernel moet andere services bieden, zoals tijdservices, input-outputservices, interruptafhandelingsservices, geheugenbeheerservices en apparaatbeheerservices.

Kerndiagram

Berichten en synchronisatie

De berichtenfunctionaliteit biedt een manier voor de RTOS om tussen taken door met andere systemen te communiceren. De berichtenservices omvatten mailboxen, leidingen, berichtenwachtrijen, gebeurtenisvlaggen en semaforen.

Mailboxen, berichtenwachtrijen en leidingen kunnen berichten tussen taken verzenden, terwijl gebeurtenisvlaggen alle activiteiten tussen taken kunnen synchroniseren. Ook kunnen semaforen de toegang tot gedeelde bronnen synchroniseren.

RTOS (realtime besturingssystemen) versus GPOS (besturingssystemen voor algemeen gebruik)

Het fundamentele verschil tussen de RTOS en de GPOS is de aard van de toepassing (of deze tijdkritisch is of niet, of voor één of meerdere doeleinden). Een goed voorbeeld van een tijdkritisch systeem is een geldautomaat. Een persoon zou 4 of 5 seconden wachten om geld uit een geldautomaat te halen nadat hij op de bevestigingsknop had gedrukt. Niemand wil vijf minuten wachten nadat hij op de bevestigingsknop heeft gedrukt.

ATM

Aan de andere kant hebben pc's meerdere doelen, waardoor het een systeem is dat niet tijdkritisch is. Met een pc kunt u verschillende applicaties tegelijkertijd draaien. Bovendien is er geen bepaalde tijd om iets op een pc en zelfs een smartphone te doen. Het opslaan van een document kan in sommige gevallen bijvoorbeeld seconden of minuten duren. Maar dit hangt af van het aantal lopende processen en taken.

Smartphone

Een algemeen besturingssysteem werkt dus voor niet-tijdkritische toepassingen en systemen zoals Linux, Windows, enz.

Linux-systeem

Terwijl realtime besturingssystemen werken voor tijdkritische toepassingen die snelle en voorspelbare reacties nodig hebben, zoals UCOS, VxWorks, enz.

Hier zijn categorieën om de verschillen tussen de twee besturingssystemen verder uit te leggen:

Taakplanning

In de categorie taakplanning richt de GPOS zich niet op prioriteit. Het verwerkt de planning op een manier die een hoge doorvoer oplevert. Terwijl in het geval van een RTOS, planning altijd gericht is op prioriteit. In tegenstelling tot de GPOS worden alle processen met een hoge prioriteit uitgevoerd vóór elke taak met een lage prioriteit.

Vensters

Latentieproblemen

Hier is een groot probleem dat de GPOS plaagt. De meeste GPOS hebben onbeperkte verzendingslatentie, wat betekent dat hoe meer threads er gepland moeten worden, hoe meer latenties oplopen. RTOS heeft geen problemen, aangezien alle threads en processen een beperkte latentie hebben (threads worden binnen een ingestelde tijdslimiet uitgevoerd).

Economische en hardwarefactoren

RTOS werkt voor standalone en low-end systemen zoals een automaat of geldautomaat. Bovendien is de RTOS klein en licht van gewicht in vergelijking met een GPOS. Bovendien werkt GPOS voor algemene doeleinden en geavanceerde apparaten zoals werkstations of pc's.

Hoogwaardige apparaten

Verwijderbare kernel

Een groot probleem als het gaat om het uitvoeren van processen met hoge prioriteit, is een verwijderbare kernel. Dus als een kernel niet verwijderbaar is, zou een verzoek van deze kernel onmiddellijk alle andere lopende processen overschrijven. Hoewel de kernel van een RTOS verwijderbaar is, is de kernel van een GPOS dat niet.

Met andere woorden, een procesuitvoering met hoge prioriteit in een GPOS kan niet vooruitlopen op een kernelaanroep, terwijl processen met hoge prioriteit in RTOS altijd een taak met een lage prioriteit zullen voorkomen indien nodig en taken buiten de kernelaanroep als extern behandelen. processen.

RTOS versus GPOS– Evalueren en selecteren van een RTOS voor een embedded productontwikkeling

Voordat u een embedded RTOS evalueert die aan alle vereisten van embedded systemen voldoet, moet u controleren of de toekomstige RTOS enkele belangrijke functies ondersteunt.

Om het u gemakkelijker te maken, volgt hier een overzicht van deze essentiële functies:

RTOS versus GPOS– Planners

De planners van besturingssystemen hebben de taak om te beslissen hoe laat het besturingssysteem elke taak moet uitvoeren. Planners kunnen elke taak opschorten en hervatten, afhankelijk van de beschikbare middelen en prioriteit. Een embedded RTOS moet dus een ingebouwde planner hebben. Hiermee kan de RTOS taken in realtime uitvoeren.

Softwaretimers

Zoals de naam al aangeeft, maken softwaretimers het mogelijk om functies binnen een bepaald tijdvenster uit te voeren. Het is niet gemakkelijk of raadzaam om handmatig een softwaretimer voor uw RTOS te maken, dus zorg ervoor dat u een RTOS selecteert met een ingebouwde softwaretimer.

RTOS versus GPOS– Wachtrijmechanisme

Wachtrijen zorgen ervoor dat taken informatie kunnen uitwisselen. Een RTOS met een ingebouwd wachtrijmechanisme maakt de uitwisseling van berichten tussen taken mogelijk.

EExecution Trace Tools

Met de traceertool kunt u eenvoudig het realtime gedrag van realtime systemen observeren. Zo kan uw ontwikkelteam eventuele fouten en de uitvoering van taken opsporen en detecteren.

RTOS versus GPOS:voetafdruk met weinig geheugen

Aangezien u een RTOS in een MCU-platform moet integreren, moet de toekomstige RTOS een lage geheugenvoetafdruk hebben. Dit betekent dat de totale grootte niet meer dan 10% van de totale grootte van de MCU mag zijn.

RTOS-architectuur

Afronding

In een notendop, zowel RTOS als GPOS werken goed in applicaties die voor hen zijn gemaakt. Hoewel RTOP een lagere doorvoer kan bieden dan de GPOS, betekent dit niet dat de doorvoer laag is.

Terwijl de GPOS veel zware processen afhandelt, verwerkt de RTOP minder taken met een doorvoer in verhouding tot de systeembelasting.

De grootste zorg van een RTOS is echter het leveren van een voorspelbaarder uitvoeringspatroon en tijdige uitvoering, geen hoge doorvoer. Het omgekeerde is echter het geval voor de GPOS. Nou, dat is alles over de GPOS versus RTOS. Heeft u opmerkingen of vragen, neem dan gerust contact met ons op. We helpen je graag verder.