實時操作系統(tǒng)

實時操作系統(tǒng)（Real Time Operating System，簡稱RTOS）是指當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時間之內(nèi)來控制生產(chǎn)過程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)做出快速響應(yīng)，調(diào)度一切可利用的資源完成實時任務(wù)，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致運行的操作系統(tǒng)。提供及時響應(yīng)和高可靠性是其主要特點。

實時操作系統(tǒng)是保證在一定時間限制內(nèi)完成特定功能的操作系統(tǒng)。實時操作系統(tǒng)有硬實時和軟實時之分，硬實時要求在規(guī)定的時間內(nèi)必須完成操作，這是在操作系統(tǒng)設(shè)計時保證的；軟實時則只要按照任務(wù)的優(yōu)先級，盡可能快地完成操作即可。我們通常使用的操作系統(tǒng)在經(jīng)過一定改變之后就可以變成實時操作系統(tǒng)。

例如，可以為確保生產(chǎn)線上的機器人能獲取某個物體而設(shè)計一個操作系統(tǒng)。在“硬”實時操作系統(tǒng)中，如果不能在允許時間內(nèi)完成使物體可達(dá)的計算，操作系統(tǒng)將因錯誤結(jié)束。在“軟”實時操作系統(tǒng)中，生產(chǎn)線仍然能繼續(xù)工作，但產(chǎn)品的輸出會因產(chǎn)品不能在允許時間內(nèi)到達(dá)而減慢，這使機器人有短暫的不生產(chǎn)現(xiàn)象。一些實時操作系統(tǒng)是為特定的應(yīng)用設(shè)計的，另一些是通用的。一些通用目的的操作系統(tǒng)稱自己為實時操作系統(tǒng)。但某種程度上，大部分通用目的的操作系統(tǒng)，如微軟的Windows NT或IBM的OS/390有實時系統(tǒng)的特征。這就是說，即使一個操作系統(tǒng)不是嚴(yán)格的實時系統(tǒng)，它們也能解決一部分實時應(yīng)用問題。

大體上，實時操作系統(tǒng)（RTOS）要求：

·多任務(wù)

·處理能被區(qū)分優(yōu)先次序的進(jìn)程線

·一個中斷水平的充分?jǐn)?shù)量

被裝入作為微型設(shè)備一部分的內(nèi)含小操作系統(tǒng)經(jīng)常要求實時操作系統(tǒng)。一些核心問題能被考慮以符合實時操作系統(tǒng)的需求。然而，因為像設(shè)備驅(qū)動程序這樣的其他成份，也通常被特別的方法需要，一個實時操作系統(tǒng)通常比核心更大。

在實時系統(tǒng)中必然存在著若干個實時任務(wù)，這些任務(wù)通常與某些個外部設(shè)備相關(guān)，能反應(yīng)或控制相應(yīng)的外部設(shè)備，因而帶有某種程度的緊迫性?？蓮牟煌慕嵌葘崟r任務(wù)加以分類。

按任務(wù)執(zhí)行時是否呈現(xiàn)周期性變化來劃分：

a、周期性實時任務(wù)

外部設(shè)備周期性地發(fā)出激勵信號給計算機，要求它按照指定周期循環(huán)執(zhí)行，以便周期性的控制某種外部設(shè)備。

b、非周期性實時任務(wù)

外部設(shè)備所發(fā)出的激勵信號并無明顯的周期性，但都必須聯(lián)系著一個截止時間。它又可分為開始截止時間（任務(wù)在某時間以前必須開始執(zhí)行）和完成截止時間（任務(wù)在某時間以前必須完成）兩部分。

根據(jù)對截至?xí)r間的要求來劃分：

a、硬實時任務(wù)

b、軟實時任務(wù)

實時系統(tǒng)與分時系統(tǒng)特征的比較

（1）多路性。實時信息處理系統(tǒng)與分時系統(tǒng)一樣具有多路性。系統(tǒng)按分時原則為多個終端用戶服務(wù)；而對實時控制系統(tǒng)，其多路性則主要表現(xiàn)在經(jīng)常對多路的現(xiàn)場信息進(jìn)行采集以及對多個對象或多個執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行控制。

（2）獨立性。實時信息處理系統(tǒng)與分時系統(tǒng)一樣具有獨立性。每個終端用戶在向分時系統(tǒng)提出服務(wù)請求時，是彼此獨立的操作，互不干擾；而在實時控制系統(tǒng)中信息的采集和對對象的控制，也彼此互不干擾。

（3）及時性。實時信息系統(tǒng)對實時性的要求與分時系統(tǒng)類似，都是以人所能接受的等待時間來確定；而實時控制系統(tǒng)的及時性，則是以控制對象所要求的開始截止時間或完成截止時間來確定的，一般為秒級、百毫秒級直至毫秒級，甚至有的要低于100微秒。

（4）交互性。實時信息處理系統(tǒng)具有交互性，但這里人與系統(tǒng)的交互，僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序。它不像分時系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)處理服務(wù)、資源共享等服務(wù)。

（5）可靠性。分時系統(tǒng)要求系統(tǒng)可靠，相比之下，實時系統(tǒng)則要求系統(tǒng)高度可靠。因為任何差錯都可能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至無法預(yù)料的災(zāi)難性后果。因此，在實時系統(tǒng)中，采取了多級容錯措施來保證系統(tǒng)的安全及數(shù)據(jù)的安全。

審核編輯黃昊宇