第一節(jié) ：什么是RTOS？

實時操作系統(tǒng)（RTOS）是一種可運行實時計算應(yīng)用程序的軟件平臺，用于處理具有明確時間約束的事件和數(shù)據(jù)。與通用操作系統(tǒng)（GPOS）不同，RTOS必須在有限的硬件資源上調(diào)度應(yīng)用程序之間的處理和數(shù)據(jù)共享。通常，這些應(yīng)用程序在幾微秒內(nèi)響應(yīng)輸入，并在內(nèi)存小于1MB的小型嵌入式設(shè)備上運行。在本節(jié)中，您將詳細(xì)了解什么是RTOS以及RTOS類型和架構(gòu)。

RTOS定義

RTOS管理處理器資源，包括處理器周期、內(nèi)存、外設(shè)和中斷。嵌入式開發(fā)人員通常在應(yīng)用程序有實時要求或內(nèi)存限制，使得桌面操作系統(tǒng)不適合的情況下使用RTOS。

RTOS的5個特性

? 確定性：如果給定的輸入始終產(chǎn)生相同的輸出，則RTOS是確定性的，通常是通過代碼遵循相同的控制路徑。

? 最小的占用空間：RTOS的安裝和運行占用空間很小，可在資源受限的平臺上運行。

? 最小延遲：RTOS對外部事件的響應(yīng)速度很快，通常在幾分之一秒內(nèi)執(zhí)行任務(wù)。

? 并發(fā)性：RTOS同時執(zhí)行多個作業(yè)，使用調(diào)度器來避免資源爭用。

? 安全和保障：雖然不是必需的，但許多RTOS都包含功能安全和信息安全功能，并且已經(jīng)過預(yù)認(rèn)證，以證明支持行業(yè)最佳實踐。

RTOS類型

按響應(yīng)級別分類的RTOS有三種類型。它們用于不同類型的嵌入式系統(tǒng)：

? 硬實時RTOS（hard RTOS）用于具有嚴(yán)格時間要求的系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，任務(wù)必須在保證的時間范圍內(nèi)完成，以確保正常運行。案例包括汽車巡航控制和鐵路信號系統(tǒng)。

? 堅定的RTOS（firm RTOS）用于具有必須滿足的最后期限和可以容忍偶爾失誤的任務(wù)組合的系統(tǒng)中。例子包括機器人裝配線和電信網(wǎng)絡(luò)。

? 軟實時（soft RTOS）RTOS用于在滿足任務(wù)期限方面具有靈活性的系統(tǒng)，例如機上娛樂和語音聊天應(yīng)用程序。

RTOS架構(gòu)

RTOS架構(gòu)往往分為兩類：單片內(nèi)核（monolithic kernel）和微內(nèi)核（microkernel）。單片內(nèi)核RTOS將所有操作系統(tǒng)組件和操作進程都包含在相同的內(nèi)存空間中，從而加快了操作速度。微內(nèi)核RTOS將核心功能與特定于應(yīng)用程序的功能分開存放，從而促進模塊化、容錯性和安全性。

作者簡介：

自1990年以來，Bill lamie親自設(shè)計、開發(fā)和銷售了三種成功的商業(yè)RTOS產(chǎn)品——Nucleus RTX、Nucleus PLUS和ThreadX，后兩者在當(dāng)今市場上仍然活躍。他的RTOS現(xiàn)在運行在超過25億臺嵌入式設(shè)備中，包括市場領(lǐng)先的消費品，如蘋果iPhone和惠普的噴墨打印機。Bill還發(fā)明并實施了搶占門限，這是一種在管理關(guān)鍵資源時消除不必要的上下文切換的新方法， 最近Bill Lamie創(chuàng)建了PX5 RTOS，開始新的RTOS創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新旅程。

麥克泰技術(shù)是PX5 RTOS在中國的代理商，麥克泰技術(shù)具有超過20年嵌入式實時操作系統(tǒng)的市場、服務(wù)和培訓(xùn)經(jīng)驗，積極推進預(yù)認(rèn)證的功能安全RTOS在汽車和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。