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实时系统
实时系统简称RTOS,能够根据运行多个任务,并且根据不同任务进行资源管理、任务调度、消息管理等工作,同时RTOS能够根据各个任务的优先级来进行任务调度,以达到保证实时性的要求。RTOS能够使CPU的利用率得到最大的发挥,并且可以使应用程序模块化,而在实时应用中,开发人员可以将复杂的应用程序层次化,这样代码更加容易设计与维护,比较常见的RTOS如ucos、VxWorks、freertos。
实时系统是任何必须在指定的有限时间内给出响应的系统。在这种系统中,时间起到重要的作用,系统成功与否不仅是看是否输出了逻辑上正确的结果,而且还要看它是否在指定时间内给出了这个结果。
按照对时间要求的严格程度,实时系统被划分为硬实时(hard real time)、固实时(firm real time)和软实时(soft real time)。硬实时系统是指系统响应绝对要求在指定的时间范围内。软实时系统中,及时响应也很重要,但是偶尔响应慢了也可以接受。而在固实时系统中,不能及时响应会造成服务质量的下降。
飞机的飞行控制系统是硬实时系统,因为一次不能及时响应很可能会造成严重后果。数据采集系统往往是软实时系统,偶尔不能及时响应可能会造成采集数据不准确,但是没有什么严重后果。VCD机控制器如果不及时播放画面,不会造成什么大的损失,但是可能用户会对产品质量失去信心,这样的系统可以算作固实时系统。
常见的实时系统通常由计算机通过传感器输入一些数据,对数据进行加工处理后,再控制一些物理设备做出响应的动作。比如冰箱的温度控制系统需要读入冰箱内的温度,决定是否需要继续或者停止温度。由于实时系统往往是大型工程项目的核心部分,控制部件通常嵌入在大的系统中,而控制程序则固化在ROM中,因此有时也被称作嵌入式系统(embedded system)。
实时系统需要响应的事件可以分为周期性(periodic)和非周期性的(aperiodic)的。比如空气检测系统每过100ms通过传感器读取一次数据,这是周期性的;而战斗机中的飞行控制系统需要面对各种突发事件的,属于非周期性的。
实时系统有以下特点:
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要和现实世界交互
这是实时系统区别于其他系统的一个显著特点。它往往要控制外部设备,使之及时响应外部事件。
比如生产车间的机器人,必须把零部件准确地组装起来。
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系统庞大复杂
实时系统的复杂性不仅仅体现在代码的行数上,而且体现在需求的多样性。由于实时系统要和现实世
界打交道,而现实世界总是变化的,这会导致实时系统在生命周期里时常面对需求的变化,不得不作出相应的变化。 |