ОС реального времени. Жесткие и нежесткие системы. Интерфейс с внешней средой. Примеры
Системы реального времени Во всех этих случаях существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа, управляющая объектом, в противном случае может произойти авария. Таким образом, критерием эффективности для систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия). Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы - реактивностью. Для этих систем мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, а выбор программы на выполнение осуществляется исходя из текущего состояния объекта или в соответствии с расписанием плановых работ.
Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов, например, часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть - в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым режимом.
Операционные системы реального времени (ОСРВ) — управляющее ПО особого типа, которое часто используется для организации работы встроенных компьютерных приложений, для которых характерны ограниченность ресурсов памяти, невысокая производительность, а также требования гарантированного времени отклика, высокого уровня готовности и наличия средств автомониторинга.
Операционные системы реального времени сейчас используются практически повсюду. Они так же распространены, как и их «коллеги» — Windows, Mac OS и Unix, которые управляют программными приложениями и системными компонентами, работающими на стандартных ПК. Операционные системы реального времени применяются для управления компьютерными приложениями и компонентами в сетевых маршрутизаторах и коммутаторах, в автомобилях, в пейджерах и мобильных телефонах, в медицинских приборах, промышленном измерительном и контрольном оборудовании, а также во множестве других прикладных областей.
Одним из основных свойств операционных систем реального времени является их способность изолировать друг от друга приложения, поэтому если в программе возникает сбой или выполняются какие-то нелегальные операции, ОС может быстро блокировать программу, инициировать восстановление и защиту других программ либо самой системы от серий вредоносных команд. Та же самая защита предотвращает переполнение стеков памяти, вызываемое действиями любых программ.
Жестокая реальность
Различают два типа ОС реального времени: один из них характеризуют «жестким реальным временем», второй — «мягким». Если не выполняется обработка критических ситуаций либо она происходит недостаточно быстро, система жесткого реального времени прерывает операцию и блокирует ее, чтобы не пострадала надежность и готовность остальной части системы. Системы мягкого реального времени более «снисходительны» и «терпят» определенные, некритичные ошибки.
По мере того как операционные системы реального времени и встроенные компьютеры все чаще используются в критически важных приложениях, разработчики коммерческих систем создают новые ОС реального времени высокой готовности. Эти продукты включают в себя специальные программные компоненты, которые инициируют предупреждения, запускают системную диагностику для того, чтобы помочь выявить проблему, или автоматически переключаются на резервную систему. Современные RTOS высокой готовности поддерживают шину CompactPCI, разработанную группой PCI Industrial Computer Manufacturers Group для аппаратного обеспечения горячей замены.
Выпускается довольно много операционных систем реального времени. К числу наиболее популярных продуктов относятся VxWorks и VxWorks AE, разработанные компанией Wind River Systems. Последняя представляет собой архитектуру высокой готовности с распределенной передачей сообщений и поддержкой отказоустойчивости. ОС позволяет программистам изолировать совместно используемые библиотеки, данные и системное программное обеспечение, а также приложения.
LynxOS — жесткая ОС реального времени, которая работает с Unix и Java. Операционная система QNX функционирует на процессорах архитектуры Intel и имеет микроядро размером всего 10 Кбайт.