实时系统与嵌入式操作系统

实时系统与嵌入式操作系统

实时系统可以看成对外部事件能够及时响应的系统。这种系统最重要的特征是时间性，也就是实时性，实时系统的正确性不仅依赖于系统计算的逻辑结果，还依赖于产生这些结果的时间。

本节主要以实时嵌入式操作系统的特性和概念为主线，对嵌入式操作系统的基本概念与特点、基本架构、内核服务、内核对象与内核服务等核心内容进行全面的介绍。

（1）逻辑（或功能）正确，是指系统对外部事件的处理能够产生正确的结果。

（2）时间正确，是指系统对外部事件的处理必须在预定的周期内完成。

（3）死线（Deadline）或时限、死限、截止时间，是指系统必须对外部事件进行处理的最迟时间界限，错过此界限可能产生严重的后果。通常，计算必须在到达时限前完成。

（4）实时系统，是指功能正确和时间正确同时满足的系统，二者同等重要。换言之，实时系统有时间约束并且是时限驱动的。但是在某些系统中，为了保证功能正确性，有可能牺牲时间正确性。

可以根据实时性的强弱，即系统必须对外部事件做出响应的时间长短，将实时系统分为：

（1）强实时系统，其系统的响应时间非常短，通常在毫秒或微秒级。

（2）一般实时系统，其系统响应时间比强实时系统要求要低，通常在秒级。

（3）弱实时系统，其系统响应时间可以更长，也可以随系统负载的轻重而变化。

可以将实时系统分为软实时系统和硬实时系统。

（1）硬实时系统，指系统必须满足其灵活性接近零时限要求的实时系统。时限必须满足否则就会产生灾难性后果，并且时限之后得到的处理结果或是零级无用，或是高度贬值。

（2）软实时系统，指必须满足时限的要求，但是有一定灵活性的实时系统。时限可以包含可变的容忍等级、平均的截止时限，甚至是带有不同程度的、可接受性的响应时间的统计分布。在软实时系统中，时限错失通常不会导致系统失败等严重后果。

嵌入式操作系统概述

嵌入式操作系统就是指运行在嵌入式计算机系统上支持嵌入式应用程序的操作系统，是用于控制和管理嵌入式系统中的硬件和软件资源、提供系统服务的软件集合。

嵌入式操作系统的特点：

（1）微型化：嵌入式操作系统的运行平台不是通用计算机，而是嵌入式计算机系统。这类系统一般没有大容量的内存，几乎没有外存，因此，嵌入式操作系统必须做得小巧，以尽量少占用系统资源。

（2）代码质量高：在大多数应用中，存储空间依然是宝贵的资源，这就要求程序代码的质量要高，代码要尽量精简。

（3）专业化：嵌入式系统的硬件平台多种多样，处理器更新速度快，每种都是针对不同的应用领域而专门设计。

（4）实时性强：嵌入式系统广泛应用于过程控制、数据采集、通信、多媒体信息处理等要求实时响应的场合，因此实时性成为嵌入式操作系统的又一特点。

（5）可裁减、可配置：应用的多样性要求嵌入式操作系统具有较强的适应能力，能够根据应用的特点和具体要求进行灵活配置和合理裁减，以适应微型化和专业化的要求。

实时嵌入式操作系统

一个嵌入式系统的实时性能是由硬件、实时操作系统及应用程序共同决定的，其中，嵌入式实时操作系统内核的性能起着关键的作用。

有两种类型的实时嵌入式操作系统：实时内核型的 RTEOS 与通用型的 RTEOS。

实时内核型的 RTEOS：这类操作系统，驱动程序传统嵌在内核之中，应用程序和中间件实 现在标准的应用程序接口（APIs， Application Programming Interfaces）之上。

实时通用型的 RTEOS：这类操作系统，驱动程序并非深度嵌入到内核中，而是在内核之上 实现，并且仅包含少数必要的驱动程序，应用程序和中间件可以直接在驱动程序之上实现，而不必在标准的 APIs 实现。

嵌入式实时操作系统的关键特性与通用操作系统相比，实时嵌入式操作系统在功能上具有很多特性。实时嵌入式操作系统特有的不同于通用操作系统的关键特性主要有：

满足嵌入式应用的高可靠性；

满足应用需要的可裁减能力；

内存需求少；

运行的可预测性；

采用实时调度策略；

系统的规模紧凑；

支持从 ROM 或 RAM 上引导和运行；

对不同的硬件平台均有更好的可移植性。

常用的时间性能指标主要有如下几个：

（1）任务切换时间：

（2）中断处理相关的时间指标 :

（3）系统响应时间：