RTOS vs. GPOS Uitgelegd: Welk OS Past Bij Uw Project?

Algemeen Doel Besturingssystemen (GPOS)

In deze moderne tijd hebben we veel software- en hardwareoplossingen gezien die een besturingssysteem vereisen. Besturingssystemen helpen deze apparaten soepel te draaien en tonnen verschillende taken te hanteren. Echter, als elektronica-enthousiasteling, zult u waarschijnlijk meer inzicht nodig hebben in welk type besturingssysteem u voor uw project nodig hebt. Gelukkig hebben we wat u nodig hebt. In dit artikel vindt u alles over RTOS vs GPOS, hun vergelijkingen en diverse typen toepassingen. Ook als u gewoon meer wilt weten over deze besturingssystemen, bent u op de juiste plek.

Klaar? Laten we beginnen.

Het GPOS is een besturingssysteem dat een groot aantal processen kan beheren en een uitvoering per eenheidstijd kan voltooien – wat we doorvoernamen noemen. Soms zou het algemeen-doel OS de uitvoering van een hoge-prioriteits-thread vertragen om vijf of zes laag-prioriteitsprocessen uit te voeren. Om de benodigde hoge doorvoering te bereiken, zou het vijf taken met lage prioriteit bedienen in plaats van één hoog-prioriteitsproces uit te voeren. Met andere woorden, als verschillende taken met lage prioriteit in de wachtrij staan voor uitvoering, zou het GPOS deze taken eerst laten lopen zodat het zijn hoge doorvoering behoudt.

Nu, de meeste algemeen-doel besturingssystemen gebruiken een eerlijkheidsbeleid om processen en threads naar de CPU te brengen. Plus, dit beleid stelt het GPOS in staat om de algehele hoge uitvoer te geven die desktop- en servertoepassingen nodig hebben om efficiënt te werken. Maar het kan niet garanderen dat een hoge-prioriteitstaak of tijdskritische threads voor laag-prioriteitsthreads zullen uitvoeren. Dus het algemeen-doel besturingssysteem werkt beter voor apparaten die meerdere taken tegelijkertijd uitvoeren.

Real-Time Besturingssysteem (RTOS)

Aan de andere kant, heeft RTOS een ontwerp dat tijdskritische toepassingen met hoge precisie afhandelt. Voor een besturingssysteem om onder deze categorie te vallen, moet het een maximale tijdsperiode hebben voor elke kritieke operatie die het uitvoert. Met andere woorden, het is een tijdsgebonden systeem. Een real-time besturingssysteem is tamelijk complex. Maar maak u geen zorgen, we breken het voor u af. De RTOS heeft drie basisfunctionaliteiten: scheduler, RTOS-diensten, synchronisatie en messaging.

De Scheduler

De scheduler heeft drie toestanden: eerste is gereed-om-te-draaien toestand die van toepassing is op een gereed taak die kan schakelen naar draaiende toestand wanneer nodig. Tweede is de draaiende toestand die van toepassing is wanneer een taak uitvoert. Laatst, de geblokkeerde toestand is wanneer de taak niet kan draaien en naar een geblokkeerde toestand wordt gestuurd. Ook zijn er drie typen scheduling-technieken:

Pre-emptieve Taak Scheduling Methode / Prioriteitsgebaseerde Scheduling

De pre-emptieve scheduling-techniek omvat prioriteitsafhankelijke tijdstoewijzing. Hier kunt u een uniek prioriteitsniveau aan elke taak toewijzen.

Coöperatieve Scheduling

Hier kunt u een vast tijdslot aan elke taak toewijzen. Echter, als de taak zijn uitvoering niet voltooit, zou het de gegenereerde gegevens verliezen en wachten op zijn volgende beurt. Ten slotte zorgt de kernel ervoor dat een taak wordt aangemaakt, de prioriteit van een taak wijzigt, de toestand van een taak wijzigt en een taak verwijdert.

RTOS Diensten

In het hart van elk besturingssysteem zit een kernel. De kernel is verantwoordelijk voor het beheren en toewijzen van de bronnen van een besturingssysteem. Echter, taken kunnen niet altijd de aandacht van de CPU trekken, dus de kernel moet andere diensten leveren zoals tijddiensten, input-output diensten, interrupt-afhandeling diensten, geheugenbeheer diensten en apparaatbeheer diensten.

Messaging en Synchronisatie

De messaging-functionaliteit biedt een manier voor de RTOS om met andere systemen tussen taken te communiceren. De messaging-diensten omvatten mailboxen, pipes, berichtenwachtrijen, gebeurtenisvlaggen en semaphores. Mailboxen, berichtenwachtrijen en pipes kunnen berichten tussen taken sturen, terwijl gebeurtenisvlaggen alle inter-taakactiviteiten kunnen synchroniseren. Ook kunnen semaphores de toegang tot gedeelde bronnen synchroniseren.

RTOS (Real-Time Besturingssystemen) vs GPOS (Algemeen Doel Besturingssystemen)

Het basisverschil tussen de RTOS en de GPOS is de aard van de toepassing (of het tijdskritiek is of niet, of enkel of meervoudig doel). Een goed voorbeeld van een tijdskritiek systeem is een geldautomaat. Een persoon zou 4 of 5 seconden wachten om geld van een ATM te krijgen na het indrukken van de bevestigingsknop. Niemand zou vijf minuten willen wachten na het indrukken van de bevestigingsknop.

Aan de andere kant, hebben PC's meerdere doeleinden, wat het een systeem maakt dat niet tijdskritiek is. U kunt verschillende toepassingen tegelijkertijd draaien met een PC. Verder is er geen specifieke tijd om iets op een PC en zelfs een smartphone te doen. Bijvoorbeeld, het opslaan van een document kan seconden of minuten duren in sommige gevallen. Maar dit hangt af van het aantal lopende processen en taken. Dus een algemeen-doel besturingssysteem werkt voor niet-tijdskritieke toepassingen en systemen zoals Linux, Windows, etc. Terwijl real-time besturingssystemen werken voor tijdskritieke toepassingen die snelle en voorspelbare reacties nodig hebben – zoals UCOS, VxWorks, etc.

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

Taak Scheduling

In de categorie taak scheduling, richt de GPOS zich niet op prioriteit. Het hanteert scheduling op een manier die hoge doorvoering levert. Terwijl in het geval van een RTOS, scheduling altijd gericht is op prioriteit. In tegenstelling tot de GPOS, voeren alle hoge-prioriteitsprocessen uit voordat een enkele laag-prioriteitstaak.

Latentieproblemen

Hier is een groot probleem dat de GPOS plaagt. De meeste GPOS hebben onbegrensde dispatch-latentie – wat betekent dat hoe meer threads te schedulen, hoe meer latenties optellen. RTOS heeft dergelijke problemen niet omdat alle threads en processen gebonden latenties hebben (threads zullen uitvoeren binnen een ingestelde tijdslimiet).

Economische en Hardware Factoren

RTOS werkt voor zelfstandige en low-end systemen zoals een automaat of ATM. Plus, de RTOS is klein en lichtgewicht vergeleken met een GPOS. Daarnaast werkt GPOS voor algemeen doel en high-end apparaten zoals werkstations of personal computers.

Preemptieve Kernel

Een groot probleem wanneer het gaat om hoge-prioriteitprocesuitvoering eerst is een preemptieve kernel. Dus, als een kernel niet preemptief is, dan zou een verzoek van deze kernel onmiddellijk alle andere lopende processen overschrijven. Terwijl de kernel van een RTOS preemptief is, is de kernel van een GPOS niet. Met andere woorden, een hoge-prioriteitprocesuitvoering in een GPOS kan een kernel-aanroep niet pre-empten, terwijl hoge-prioriteitprocessen in RTOS altijd een laag-prioriteitstaak zullen pre-empten indien nodig en taken buiten de kernel-aanroep als externe processen zullen behandelen.

Evalueren en Selecteren van een RTOS voor Embedded Productontwikkeling

Voordat u een embedded RTOS evalueert die aan alle vereisten van embedded systemen voldoet, zorg ervoor dat u controleert of de potentiële RTOS enkele belangrijke functies ondersteunt. Om het u gemakkelijk te maken, hier is een overzicht van deze kritieke functies:

Schedulers

De schedulers van besturingssystemen hanteren de taak om te beslissen welke tijd het OS elke taak moet uitvoeren. Schedulers kunnen elke taak schorsen en hervatten afhankelijk van de beschikbare bronnen en prioriteit. Dus een embedded RTOS moet een ingebouwde scheduler hebben. Het stelt de RTOS in staat om real-time uitvoering van taken te doen.

Software Timers

Zoals de naam impliceert, stellen software timers de uitvoering van functies binnen een gespecificeerd tijdsvenster in. Het is niet makkelijk of raadzaam om handmatig een software timer voor uw RTOS te maken, dus zorg ervoor dat u een RTOS selecteert met een ingebouwde software timer.

Wachtrijmechanisme

Wachtrijen stellen taken in staat om informatie uit te wisselen. Een RTOS met een ingebouwd wachtrijmechanisme stelt de uitwisseling van berichten tussen taken in.

Uitvoeringstracing Tools

Met het tracing-tool kunt u het real-time gedrag van real-time systemen eenvoudig observeren. Dus kan uw ontwikkelteam fouten en de uitvoering van taken volgen en detecteren.

Laag Geheugenvoetafdruk

Omdat u een RTOS moet integreren in een MCU-platform, moet de potentiële RTOS een laag geheugenvoetafdruk hebben. Het betekent dat de totale grootte niet meer dan 10% van de totale grootte van de MCU mag zijn.

Afsluiting

In een notendop: zowel RTOS als GPOS werken goed in toepassingen gemaakt voor hen. Hoewel RTOS minder doorvoering kan leveren dan de GPOS, betekent dit niet dat de doorvoering laag is. Terwijl de GPOS veel zware processen afhandelt, hanteert de RTOS minder taken met een doorvoering relatief aan de belasting van het systeem. Echter, de grote zorg van een RTOS is het leveren van een meer voorspelbaar uitvoeringspatroon en tijdige uitvoering – niet hoge doorvoering. Hoewel het omgekeerde het geval is voor de GPOS. Nou, dat verpakt alles over GPOS vs RTOS. Als u opmerkingen of vragen heeft, aarzel niet om ons te bereiken. We helpen u graag.