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      linux與rtos有什么區(qū)別

      linux與rtos的區(qū)別:rtos是實時操作系統(tǒng),是多任務(wù)、有線程優(yōu)先級、多種中斷級別的系統(tǒng),能在規(guī)定時間內(nèi)做出快速響應(yīng);而linux是分時操作系統(tǒng),是可以擁有多個用戶的操作系統(tǒng),linux也可以通過配置內(nèi)核修改成實時系統(tǒng)。

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      本教程操作環(huán)境:linux7.3系統(tǒng)、Dell G3電腦。

      linux與rtos有什么區(qū)別

      RTOS是實時操作系統(tǒng);Linux是時分系統(tǒng),不過可以通過配置內(nèi)核改成實時系統(tǒng)

      實時操作系統(tǒng)

        英文稱Real Time Operating System,簡稱RTOS。

        1、實時操作系統(tǒng)定義

         實時操作系統(tǒng)(RTOS)是指當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時,能夠接受并以足夠快的速度予以處理,其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時間之內(nèi)來控制生產(chǎn)過程或?qū)μ幚硐?統(tǒng)作出快速響應(yīng),并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致運行的操作系統(tǒng)。因而,提供及時響應(yīng)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(nèi)必須完成操作,這是在操作系統(tǒng)設(shè)計時保證的;軟實時則只要按照任務(wù)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(nèi)完成特定功能的操作系統(tǒng)。例如,可以為確保生產(chǎn)線上的機器人能獲取某個物 體而設(shè)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(nèi)完成使物體可達的計算,操作系統(tǒng)將因錯誤結(jié)束。在“軟”實時操作系統(tǒng)中,生產(chǎn)線仍然 能繼續(xù)工作,但產(chǎn)品的輸出會因產(chǎn)品不能在允許時間內(nèi)到達而減慢,這使機器人有短暫的不生產(chǎn)現(xiàn)象。一些實時操作系統(tǒng)是為特定的應(yīng)用設(shè)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(yīng)用問題。

        2、實時操作系統(tǒng)的特征

        1)多任務(wù);

        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(nèi)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(guān)概念

       ?。?)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(wù)所占用的實體;

        共享資源:可以被一個以上任務(wù)使用的資源;

        任務(wù):也稱作一個線程,是一個簡單的程序。每個任務(wù)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(wù)都是一個無限的循環(huán),每個任務(wù)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(wù)切換:將正在運行任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)(CPU寄存器中的全部內(nèi)容)保存在任務(wù)自己的棧區(qū),然后把下一個將要運行的任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)從該任務(wù)的棧中重新裝入CPU的寄存器,并開始下一個任務(wù)的運行;

        內(nèi)核:負責(zé)管理各個任務(wù),為每個任務(wù)分配CPU時間,并負責(zé)任務(wù)之間通訊。分為不可剝奪型內(nèi)核于可剝奪型內(nèi)核;

        調(diào)度:內(nèi)核的主要職責(zé)之一,決定輪到哪個任務(wù)運行。一般基于優(yōu)先級調(diào)度法;

       ?。?)關(guān)于優(yōu)先級的問題

        任務(wù)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(zhuǎn):優(yōu)先級反轉(zhuǎn)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(dǎo)致優(yōu)先級低的任務(wù)先運行,優(yōu)先級高的任務(wù)后運行。解決的辦法是使用“優(yōu)先級繼承”算法來臨時改變?nèi)蝿?wù)優(yōu)先級,以遏制優(yōu)先級反轉(zhuǎn)。

        (3)互斥

        雖然共享數(shù)據(jù)區(qū)簡化了任務(wù)之間的信息交換,但是必須保證每個任務(wù)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(guān)中斷,使用測試并置位指令(TAS),禁止做任務(wù)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(biāo)參數(shù)無疑應(yīng)該是中斷響應(yīng)時間了。中斷響應(yīng)時間通常被定義為:

        中斷響應(yīng)時間=中斷延遲時間+保存CPU狀態(tài)的時間+該內(nèi)核的ISR進入函數(shù)的執(zhí)行時間[2]。

        中斷延遲時間=MAX(關(guān)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[2]。

      分時操作系統(tǒng)

        英文:Time-sharing Operating System

        釋義:使一臺計算機同時為幾個、幾十個甚至幾百個用戶服務(wù)的一種操作系統(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(nèi)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(diào)度,有力地支持分時操作。

        產(chǎn)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

        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(shù):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(zhuǎn)的方式使一臺計算機為多個終端服務(wù)。對每個用戶能保證足夠快的響應(yīng)時間,并提供交互會話能力。

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

        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(zhuǎn)方式處理服務(wù)請求;并通過交互方式在終端上向用戶顯示結(jié)果;用戶根據(jù)上步結(jié)果發(fā)出下道命令

        分時系統(tǒng)實現(xiàn)中的關(guān)鍵問題:及時接收。及時處理。

        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(nèi)可得到系統(tǒng)的及時回答。

        影響響應(yīng)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。

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