实时操作系统期末总结

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1、《实时操作系统》期末报告计科101班：学号：201010803116实吋操作系统(RTOS)是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果乂能在规定的时问之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。因而，提供及时响应和高可靠性是其主耍特点。实时操作系统宥硬实时和软实时之分，硬实吋要求在规定的吋间内必须完成操作，这是在操作系统设计吋保证的；软实吋则以要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可。我们通常使用的操作系统在经过一定改变之后就可以变成实时操作系统。实时操作系统是保证在一定时间限制内完成

2、特定功能的操作系统。例如，可以为确保生产线上的机器人能获取某个物体而设计一个操作系统。在“硬”实时操作系统中，如果不能在允许吋间内完成使物体可达的计算，操作系统将因错误结朿。在“软”实吋操作系统屮，生产线仍然能继续工作，但产品的输出会因产品不能在允许时问内到达而减慢，这使机器人有短暂的不生产现象。一些实时操作系统是为特定的应用设计的，另一些是通用的。一些通用目的的操作系统称自己为实时操作系统。但某种程度上，大部分通用目的的操作系统，如微软的WindowsNT或TBM的0S/390冇实时系统的特征。这就是说，即使一个操作系统不是严格的实吋系统，它们也能解决一部分

3、实吋应用问题。实时操作系统分为强实时系统和软实时系统W类：强实时系统(HardReal-Time)：在航空航天、军事、核工业等一些关键领域中，应用时间需求应能够得到完全满足，否则就造成如飞机失事等重大地安全事故，造成重大地生命财产损失和生态破坏。因此，在这类系统的设计和实现过程屮，应釆用各种分析、模拟及形式化验证方法对系统进行严格的检验，以保证在各种情况下应用的时问需求和功能需求都能够得到满足。弱实时系统(SoftReal-Time)：某些应用hi然提出了时间需求，但实时任务偶尔违反这种需求对系统的运行以及环境不会造成严重影响，如视频点播(Video-On-D

4、emand,VOD)系统、信息采集与检索系统就是典型的弱实时系统。在VOD系统中，系统只需保证绝大多数情况K视频数裾能够及时传输给用户即可，偶尔的数据传输延迟对用户不会造成很大影响，也不会造成像飞机失事一样严重的后果。实时计算屮而对的主耍问题是处理机调度问题，实时系统主要涉及的问题冇结构问题，操作系统问题和其他问题等。实吋系统具冇以下特征：1)高精度计吋系统计吋精度是影响实吋性的一个重要因素。在实时应用系统中，经常需要精确确定实吋地操作某个设备或执行某个任务，或精确的计算一个时间函数。这些不仅依赖于一些硬件提供的时钟精度，也依赖于实时操作系统实现的高精度计时功

5、能。2)多级中断机制一个实时应用系统通常需要处理多种外部信息或事件，但处理的紧迫程度有轻重缓急之分。有的必须立即作出反应，有的则可以延后处理。凶此，需要建立多级中断嵌套处理机制，以确保对紧迫程度较高的实时事件进行及时响应和处理。3)实吋调度机制实吋操作系统不仅要及吋响应实时事件中断，M时也要及时调度运行实时任务。但是，处理机凋度并不能随心所欲的进行，因为涉及到两个进程之间的切换，只能在确保“安全切换”的时问点上进行，实时调度机制拈两个方面，一是在调度策略和算法上保证优先调度实时任务；二是建立更多“安全切换”时间点，保证及时调度实时任务。多任务RTOS的基本结构

6、包括一个程序接口、内核程序、器件驱动程序以及可供选择的服务模块。其屮，内核程序是每个RTOS的根本，其基本特征为：(1)任务任务(Task)是RTOS中最重要的操作对象，每个任务在RTOS的控制下由CPU分时执行。任务的调度目前主要有时间分片式(TimeSliding)、轮流查询式(Round2Robin)和优先抢占式(Pre2emptivc)三种，不同的RTOS可能支特其屮的一种或几种，其屮优先抢^式对实时性的支持最好，也是目前流行RTOS采用的调度方式。(1)任务切换任务的切换宥两种原因。当一个任务正常地结束操作时，它就把CPU控制权交给RTOS,RTOS

7、则判断下面哪个任务的优先级最高,需要先执行。另一种情况是在一个任务执行吋，一个优先级更高的任务发生Y中断，这吋RTOS就将当前任务的上下文保存起来，切换到屮断任务。(2)消息和邮箱消息(Message)和邮箱(Mail2box)是RTOS中任务之间数据传递的载体和渠道,一个任务可以有多个邮箱。通过邮箱,各个任务之间可以奸步地传递信息。(3)信号灯信号灯(Semaphore)相当于一种标志(Flag),通过预置，一个事件的发生可以改变信号灯。一个任务可以通过监测信号灯的变化来决定其行动，信号灯对任务的触发是由RTOS来完成的。(4)存储区分配RTOS对系统存储区

8、进行统一分配,分配的方式可以是动态的或