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我們平時分享的μC/OS、FreeRTOS、RT-Thread、ThreadX這些都是實時操作系統(tǒng)RTOS),那么有讀者問:什么是分時操作系統(tǒng),Linux屬于實時操作系統(tǒng)嗎?

實時操作系統(tǒng)(RTOS)

RTOS,英文全稱Real Time Operating?System,即實時操作系統(tǒng)。


1.實時操作系統(tǒng)定義
實時操作系統(tǒng)(RTOS)是指當外界事件或數(shù)據(jù)產生時,能夠接受并以足夠快的速度予以處理,其處理的結果又能在規(guī)定的時間之內來控制生產過程或對處理系統(tǒng)作出快速響應,并控制所有實時任務協(xié)調一致運行的操作系統(tǒng)。

因而,提供及時響應和高可靠性是其主要特點。
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)定的時間內必須完成操作,這是在操作系統(tǒng)設計時保證的。
軟實時則只要按照任務的優(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)。


實時操作系統(tǒng)是保證在一定時間限制內完成特定功能的操作系統(tǒng)。例如,可以為確保生產線上的機器人能獲取某個物體而設計一個操作系統(tǒng)。在“硬”實時操作系統(tǒng)中,如果不能在允許時間內完成使物體可達的計算,操作系統(tǒng)將因錯誤結束。
在“軟”實時操作系統(tǒng)中,生產線仍然能繼續(xù)工作,但產品的輸出會因產品不能在允許時間內到達而減慢,這使機器人有短暫的不生產現(xiàn)象。一些實時操作系統(tǒng)是為特定的應用設計的,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)不是嚴格的實時系統(tǒng),它們也能解決一部分實時應用問題。

2.實時操作系統(tǒng)的特征
1)多任務;
2)有線程優(yōu)先級
3)多種中斷級別

小的嵌入式操作系統(tǒng)經(jīng)常需要實時操作系統(tǒng),內核要滿足實時操作系統(tǒng)的要求。

3.實時操作系統(tǒng)的相關概念
(1)基本概念
代碼臨界段:指處理時不可分割的代碼。一旦這部分代碼開始執(zhí)行則不允許中斷打入;

資源:任何為任務所占用的實體;

共享資源:可以被一個以上任務使用的資源;

任務:也稱作一個線程,是一個簡單的程序。每個任務被賦予一定的優(yōu)先級,有它自己的一套CPU寄存器和自己的??臻g。典型地,每個任務都是一個無限的循環(huán),每個任務都處在以下五個狀態(tài)下:休眠態(tài),就緒態(tài),運行態(tài),掛起態(tài),被中斷態(tài);
任務切換:將正在運行任務的當前狀態(tài)(CPU寄存器中的全部內容)保存在任務自己的棧區(qū),然后把下一個將要運行的任務的當前狀態(tài)從該任務的棧中重新裝入CPU的寄存器,并開始下一個任務的運行;

內核:負責管理各個任務,為每個任務分配CPU時間,并負責任務之間通訊。分為不可剝奪型內核于可剝奪型內核;

調度:內核的主要職責之一,決定輪到哪個任務運行。一般基于優(yōu)先級調度法;

(2)關于優(yōu)先級的問題
任務優(yōu)先級:分為優(yōu)先級不可改變的靜態(tài)優(yōu)先級和優(yōu)先級可改變的動態(tài)優(yōu)先級;

優(yōu)先級反轉:優(yōu)先級反轉問題是實時系統(tǒng)中出現(xiàn)最多的問題。共享資源的分配可導致優(yōu)先級低的任務先運行,優(yōu)先級高的任務后運行。解決的辦法是使用“優(yōu)先級繼承”算法來臨時改變任務優(yōu)先級,以遏制優(yōu)先級反轉。

(3)互斥
雖然共享數(shù)據(jù)區(qū)簡化了任務之間的信息交換,但是必須保證每個任務在處理共享共享數(shù)據(jù)時的排他性。使之滿足互斥條件的一般方法有:關中斷,使用測試并置位指令(TAS),禁止做任務切換,利用信號量。

因為采用實時操作系統(tǒng)的意義就在于能夠及時處理各種突發(fā)的事件,即處理各種中斷,因而衡量嵌入式實時操作系統(tǒng)的最主要、最具有代表性的性能指標參數(shù)無疑應該是中斷響應時間了。中斷響應時間通常被定義為:

中斷響應時間=中斷延遲時間 保存CPU狀態(tài)的時間 該內核的ISR進入函數(shù)的執(zhí)行時間。
中斷延遲時間=MAX(關中斷的最長時間,最長指令時間) 開始執(zhí)行ISR的第一條指令的時間。

分時操作系統(tǒng)(TSOS)

TSOS,英文全稱Time-sharing Operating System,即分時操作系統(tǒng)。


使一臺計算機同時為幾個、幾十個甚至幾百個用戶服務的一種操作系統(tǒng)叫分時操作系統(tǒng)。把計算機與許多終端用戶連接起來,分時操作系統(tǒng)將系統(tǒng)處理機時間與內存空間按一定的時間間隔,輪流地切換給各終端用戶的程序使用。
由于時間間隔很短,每個用戶的感覺就像他獨占計算機一樣。分時操作系統(tǒng)的特點是可有效增加資源的使用率。例如UNIX系統(tǒng)就采用剝奪式動態(tài)優(yōu)先的CPU調度,有力地支持分時操作。

產生分時系統(tǒng)是為了滿足用戶需求所形成的一種新型 OS 。它與多道批處理系統(tǒng)之間,有著截然不同的性能差別。用戶的需求具體表現(xiàn)在以下幾個方面: 人—機交互 共享主機 便于用戶上機?

1.分時系統(tǒng)的基本思想
時間片:是把計算機的系統(tǒng)資源(尤其是 CPU時間)進行時間上的分割,每個時間段稱為一個時間片,每個用戶依次輪流使用時間片。?

分時技術:把處理機的運行時間分為很短的時間片,按時間片輪流把處理機分給各聯(lián)機作業(yè)使用。?

分時操作系統(tǒng):是一種聯(lián)機的多用戶交互式的操作系統(tǒng)。一般采用時間片輪轉的方式使一臺計算機為多個終端服務。對每個用戶能保證足夠快的響應時間,并提供交互會話能力。?

設計目標:對用戶的請求及時響應,并在可能條件下盡量提高系統(tǒng)資源的利用率。?

適合辦公自動化、教學及事務處理等要求人機會話的場合。?

2.工作方式
一臺主機連接了若干個終端;每個終端有一個用戶在使用;交互式地向系統(tǒng)提出命令請求;系統(tǒng)接受每個用戶的命令;采用時間片輪轉方式處理服務請求;并通過交互方式在終端上向用戶顯示結果;用戶根據(jù)上步結果發(fā)出下道命令?
分時系統(tǒng)實現(xiàn)中的關鍵問題:及時接收。及時處理。?

3.特征?
交互性:用戶與系統(tǒng)進行人機對話。?
多路性:多用戶同時在各自終端上使用同一CPU。?
獨立性:用戶可彼此獨立操作,互不干擾,互不混淆。?
及時性:用戶在短時間內可得到系統(tǒng)的及時回答。?
影響響應時間的因素:終端數(shù)目多少、時間片的大小、信息交換量、信息交換速度。

區(qū)別

RTOS和TSOS各有各的特點RTOS一般用于相對低速的MCU,比如運動控制類、按鍵輸入等動作要求實時處理的系統(tǒng),一般要求ms級,甚至us級響應。
分時:現(xiàn)在流行的PC,服務器都是采用這種運行模式,即把CPU的運行分成若干時間片分別處理不同的運算請求。
實時:一般用于單片機上,比如電梯的上下控制中,對于按鍵等動作要求進行實時處理。

最后

分通過以上分析,可以明確linux是分時系統(tǒng),不過可以改成實時的如:ucLinux就是linux修改而來的實時系統(tǒng),至于他們的區(qū)別,可以引用百度中的類似回答:
分時系統(tǒng)是一個系統(tǒng)可以同時為兩個或兩個以上的賬戶服務!
實時系統(tǒng)是能立即對指令做出反應的操作系統(tǒng)!微軟的常見系統(tǒng)不能吧!而且還死機!戰(zhàn)斗機中的操作系統(tǒng)就是實時的系統(tǒng),想想如果別人打仗時戰(zhàn)斗機中的電腦反應的是飛行員上一條指令或死機了,誰還敢開這架飛機呢?

參考來源:

https://www.cnblogs.com/xiawen/p/3317302.html

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