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一文告诉你什么是实时操作系统?就连Windows也不是实时操作系统

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昇润科技

在物联网应用开发过程中,经常会听到有人提及“实时操作系统”,比如VxWorks,RTLinux、uC-OS II等等,关于这些实时操作系统就算是内行人士都不一定完全了解,何况是行业小白们呢,那么究竟什么才算是实时操作系统呢?我们平时经常用的电脑操作系统,比如Windows,Linux,是不是实时操作系统呢?看完这篇内容,大家就会明白什么是实时操作系统!

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操作系统

什么是实时操作系统

实时系统是指系统计算的正确性不仅取决于计算的逻辑正确性,还取决于产生结果的时间,如果产生的结果未按系统的时间约束,则会认为系统失效。很多对实时操作系统似懂非懂的朋友普遍存在一种错误的认知,认为实时意味着就是速度快,但实际上实时性和任务执行的速度快慢并不是一回事,实时性的真正意义是指任务的(最迟)完成时间(Deadline)是可确定提前预知的。还有一点就是操作系统面对的负载通常是变化的,有时任务重,有时任务少,而实时操作系统要求无论负载多少都要必须保证满足时间变化。

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VxWorks实时操作系统

所以实时操作系统追求的并不是速度,而是执行任务时间的确定性,下面我们就以Windows系统为例来说明实时性和速度不是一回事。

相信很多朋友都知道,我们的Windows系统的电脑,配置有很高工作频率的强大CPU,如果在执行任务不多的时候,能以非常快的处理速度执行任务。但是,当后台执行文件多的时候或一些大型的后台任务在运行时,比如杀毒软件杀毒,下载文件等,这时候前台的程序响应会变得非常缓慢,甚至还会出现程序失去响应的情况。出现这种情形并不是说明windows系统效率不高或者运行不够快,而是Windows系统不能提供时间确定性,因此,Windows不是一个实时操作系统。通常面向计算机(PC)的操作系统都不是实时操作系统。例如:Linux的服务器版、桌面发行版以及Mac OS等。

哪些操作系统是实时操作系统

实时操作系统根据其实时性的刚性需求程度不同,分为软实时和硬实时操作系统。软实时操作系统是从统计的角度,任何一个任务都可以有一个预期的处理时间,但是任务一旦超过截止期限,也不会带来什么致命的漏洞。硬实时操作系统是指系统要在最坏的情况下(负载最重)下确保服务时间,即对于事件响应时间的截止期限是必须要能满足的。

硬实时操作系统的代表:VxWorks

好奇号火星探测车就是使用的VxWorks系统,因为它是能确保服务时间的。对于一些涉及到人身安全或者执行非常重要的任务时,必须要使用硬实时操作系统,更多用于对实时性有更高要求的工业制造领域。例如:汽车、货车、大客车上面的安全气囊系统,出现问题时晚一秒打开可能就会丧生一条人命,所以在这种场合下必须要使用硬实时操作系统。

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好奇号火星探测器

VxWorks硬实时操作系统是WindRiver公司进行开发的,其性能非常稳定就连美国的FA-18、F-16战斗机、爱国导弹和B-2隐形轰炸机上都是采用的VxWorks硬实时操作系统。

VxWorks硬实时操作系统弱点就是贵,随着趋势的变化各大厂商越来越开始强调成本,因此VxWorks硬实时操作系统不断被其他一些开源的实时操作系统取代。

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Linux软实时操作系统

软实时操作系统的代表:各种实时Linux

Linux软实时操作系统在基础上做了实时性的改进,例如: RTLinux等等之类的系统都可以算做是软实时产品。像IPTV数字电视机顶盒,需要实时的对视频流进行解码,所以就需要使用软实时操作系统,就算是流失了几个视频帧,在短时间内可能会产生一些不顺畅,但马上就会进行恢复,同时也不会造成什么大影响,所以像这种消费类电子产品,就适合使用软实时操作系统。



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