实时操作系统 (RTOS)

实时操作系统 (RTOS)用于必须在短时间内或在特定期限内接受和处理大量事件(主要是计算机系统之外的事件)的环境。此类应用包括工业控制、电话交换设备、飞行控制和实时模拟。使用 RTOS，处理时间以十分之一秒为单位。这个系统是有时间限制的，并且有固定的最后期限。此类系统中的处理必须在指定的约束范围内进行。否则，这将导致系统故障。

实时操作系统示例：航空公司交通控制系统、指挥控制系统、航空公司预订系统、Heart Peacemaker、网络多媒体系统、机器人等。
实时操作系统可以是 3 种类型 –

1. 硬实时操作系统：
   这些操作系统保证在一定时间内完成关键任务。

   例如，雇用机器人来焊接车身。如果机器人焊接太早或太晚，汽车就卖不出去，所以它是一个硬实时系统，需要机器人几乎不准时完成汽车焊接。

2. 软实时操作系统：
   该操作系统在时间限制上提供了一些放松。

   例如 – 多媒体系统、数字音频系统等。在实时系统中会遇到显式、程序员定义和控制的过程。处理单个外部事件会更改单独的流程。该过程在发生由中断信号通知的相关事件时被激活。

   多任务操作是通过调度彼此独立执行的进程来完成的。每个进程都被分配了一个特定级别的优先级，该优先级对应于它所服务的事件的相对重要性。处理器被分配给最高优先级的进程。实时系统使用这种称为基于优先级的抢占式调度的调度。

3. 公司实时操作系统：
   这种类型的实时操作系统也必须遵守最后期限。尽管影响很小，但错过最后期限可能会产生意想不到的后果，包括降低产品质量。示例：多媒体应用程序。

优点：

实时操作系统的优点如下——

1. 最大消耗 –
   最大限度地利用设备和系统。从而从所有资源中获得更多输出。
2. 任务转移——
   在这些系统中分配给转移任务的时间非常少。例如，在较旧的系统中，大约需要 10 微秒。将一项任务转移到另一项任务，在最新的系统中，需要 3 微秒。
3. 专注应用——
   专注于正在运行的应用程序，对队列中的应用程序不太重要。
4. 嵌入式系统中的实时操作系统 –
   由于程序的大小很小，RTOS 也可以是嵌入式系统，如传输和其他系统。
5. 无错误 –
   这些类型的系统是没有错误的。
6. 内存分配——
   在这些类型的系统中最好管理内存分配。

缺点：
实时操作系统的缺点如下——

1. 有限的任务——
   很少有任务同时运行，并且它们很少集中在少数应用程序上以避免错误。
2. 使用繁重的系统资源——
   有时系统资源不是很好，而且它们也很昂贵。
3. 复杂算法——
   算法非常复杂，设计人员难以编写。
4. 设备驱动程序和中断信号 –
   它需要特定的设备驱动程序和中断信号来最早响应中断。
5. 线程优先级 –
   设置线程优先级并不好，因为这些系统不太容易切换任务。
6. 最小切换——RTOS 执行最少的任务切换。