Операционная система реального времени

Операционная система реального времени, ОСРВ (англ. Real-Time Operating System) — тип операционной системы. Есть много определений термина, иногда противоречащих друг другу.

Самые распространённые из них:

• ОС, в которой успешность работы любой программы зависит не только от её логической правильности, но и от времени, за которое она получила этот результат. Если система не может удовлетворить временным ограничениям, должен быть зафиксирован сбой в её работе
• Стандарт POSIX 1003.1 даёт определение: «Реальное время в операционных системах — это способность операционной системы обеспечить требуемый уровень сервиса в определённый промежуток времени»
• ОС, реагирующая в предсказуемое время на непредсказуемое появление внешних событий
• Интерактивные системы постоянной готовности. В категорию ОСРВ их относят исходя из маркетинговых соображений и если интерактивную программу называют «работающей в реальном времени», то это лишь означает, что запросы от пользователя обрабатываются с задержкой, незаметной для человека.
• Иногда понятие системы реального времени отождествляют с «быстрой системой», но это не всегда правильно, так как важно не время задержки реакции ОСРВ, а то, чтобы этого времени было достаточно для рассматриваемого приложения и оно было гарантированно.
• Во многих специализированных сферах вводят свои понятия «реального времени». Например, процесс цифровой обработки сигнала называют идущим в реальном времени, если анализ и/или генерация данных может быть произведена за то же время, что и анализ/генерация тех же данных без цифровой обработки сигнала. Например, если при обработке аудио данных требуется 2,01 секунд на анализ 2,00 секунд звука, то это не процесс реального времени. Если же требуется 1,99 секунд, то это процесс реального времени.

Иногда различают системы «жёсткого» и «мягкого» реального времени. ОС «жёсткого» реального времени гарантирует выполнение каких-то действий за определённый интервал времени, ОС «мягкого» реального времени, как правило, успевает выполнить действия за заданный промежуток времени, но полностью не гарантирует этого. Большинство программного обеспечения ориентировано на «мягкое» реальное время.

Для подобных систем характерно:

• гарантированное время реакции на внешние события (прерывания от оборудования);
• жёсткая подсистема планирования процессов (высокоприоритетные задачи не должны вытесняться низкоприоритетными, за некоторыми исключениями);
• повышенные требования к времени реакции на внешние события или реактивности (задержка вызова обработчика прерывания не более десятков микросекунд, задержка при переключении задач не более сотен микросекунд)

Классическим примером задачи, где требуется ОСРВ, является управление роботом, берущим деталь с ленты конвейера. Деталь движется, и робот имеет лишь маленький промежуток времени, когда он может её взять. Если он опоздает, то деталь уже не будет на нужном участке конвейера, и следовательно, работа не будет сделана, несмотря на то, что робот находится в правильном месте. Если он спозиционируется раньше, то деталь ещё не успеет подъехать, и он заблокирует ей путь.

Операционные системы реального времени (список)

Свободные:

• XOberon — ОСРВ для БПЛА, написана на Обероне SA
• RTLinux — ОС жёсткого РВ на основе Linux
• RTEMS — ОС с открытым исходным кодом, разработана DARPA МО США
• ОС2000 — ОС РВ разработанная НИИСИ РАН по заказу МО РФ
• eCos
• Fiasco (клон L4) [1]
• FreeRTOS
• KURT (KU Real Time Linux) — ОС мягкого РВ на основе Linux
• Phoenix-RTOS
• Nut/OS [2]
• Prex
• RTAI
• scmRTOS — Single-Chip Microcontroller RTOS [3]
• SHaRK [4]
• TRON Project
• Xenomai [5]

Проприетарные:

• QNX/Neutrino — ОС с открытым исходным кодом
• RTOS-32 — ОС с открытым исходным кодом
• Ardence RTX
• ChorusOS
• DNIX
• DMERT
• DSOS
• embOS (Segger)
• HP-1000/RTE [6]
• INTEGRITY
• ITRON
• LynxOS
• MERT
• MicroC/OS-II
• MQX RTOS [7]
• Nucleus
• OS-9
• OSE
• OSEK/VDX
• OSEKtime
• PDOS
• Phar Lap ETS
• PikeOS
• Portos[8]
• pSOS
• REX
• RMX
• RSX-11
• RT-11
• RTOS-UH
• RTXC
• Salvo RTOS[9]
• SINTRAN III
• Symbian OS
• ThreadX
• VRTX
• VxWorks/Tornado
• Windows CE
• µnOS
• UNIX-RTR
• Virtuoso — ОС РВ для сигнальных процессоров DSP

Ссылки

• Сайт российского дистрибьютора QNX
• ОС 2000 разработанная НИИСИ РАН
• Сайт российского дистрибьютора Windows Embedded