Операционные системы реального времени (ОСРВ) — это вид операционных систем, которые предназначены главным образом для предоставления требуемого инструментального комплекта для осуществления проектов, формирования и обеспечения работы систем реального времени при заданном аппаратном обеспечении.
Введение
Сегодня существует множество задач, которые требуют управлять сложным оборудованием или каким-либо процессом при посредстве электронных вычислительных машин. И следует заметить, что все действия и явления в таком процессе осуществляются, тогда, когда они случаются. Компьютерное же оборудование способно выполнить только определённое количество операций за конечный временной интервал. Появляется проблема, которая заключается в обеспечении соответствия быстроты анализа ситуации компьютером и выдачи необходимого управляющего сигнала, который стал бы адекватным как раз в текущий момент времени. Такие проблемы связаны с наличием быстро меняющихся ситуаций в производственных процессах. Естественно, скорость распространения сигналов в природе является конечной величиной, и скорость функционирования систем тоже не бесконечна, по этой причине ждать от управляющего компьютера мгновенной реакции, вызванной каким-то внешним воздействием, в принципе нереально.
Какой бы мощностью не обладал компьютер, ему всё равно необходимо время, хоть и незначительное, для выполнения требуемого набора команд. То есть, временной интервал реагирования на произошедшее действие всегда превышает нуль. Фактически существующие проблемы предполагают определённую задержку операций, и если система обладает временем реакции меньшим этой граничной задержки, то она определяется как система реального времени. В реальности разные процессы имеют различное быстродействие, и какая-нибудь система для одного процесса сможет уложиться в указанные рамки, а для другого нет. Это означает, что систему нужно рассматривать относительно фактической решаемой проблемы. К примеру, для построения зависимости среднесуточной температуры окружающего воздушного пространства от дня недели можно использовать как систему реального времени фактически любая компьютерная система, имеющая какое угодно программное обеспечение. Если же необходимо управлять приземлением воздушного судна, где временные интервалы нужно измерять в миллисекундах, то необходимо очень тщательно осуществлять выбор компьютерного оборудования и программных приложений.
Базой любого управляющего компьютерного оборудования, и в том числе функционирующего в реальном времени, является его операционная система.
Под операционной системой понимается комплект программных приложений, обеспечивающий использование вычислительной системы и управление процессами, которые используют данные ресурсные возможности при осуществлении вычислений.
Под ресурсом понимается каждый элемент, логической или физической природы, который входит в состав вычислительной системы.
Базовыми ресурсами считаются процессорный модуль, модуль оперативной памяти и различные периферийные модули.
Под управлением ресурсными возможностями понимается реализация более лёгкого доступа к ним, выполнение их распределения среди процессов.
Операционные системы реального времени (ОСРВ)
Операционные системы реального времени (ОСРВ) служат для создания доступа к ресурсным возможностям, обладающим критической зависимостью от времени, систем реального времени. Главным предназначением таких систем считается своевременное осуществление работы с информационными данными.
Базовым параметром ОСРВ является гарантия предсказуемости или определённости поведения системы при самых плохих внешних параметрах, что сильно разнится с требованием максимального быстродействия универсальной операционной системы. Нормальная ОСРВ обладает предсказуемостью функционирования при любой загрузке
Системы реального времени делятся на жёсткие и мягкие. В жёстких системах при отсутствии возможности реагировать на какие-то действия в требуемое время возникают отказы в работе и остановка реализации требуемой задачи.
Для мягких систем нет однозначного определения, но мягкими называют системы, которые не попадают в категорию жёстких систем. У мягких систем допустимо отставание в решении текущей задачи, и это не ведёт к прекращению работы системы в общем.
В системах реального времени существует понятие директивного срока (в оригинале deadline). В течение этого периода времени задачу необходимо безусловно выполнить. В мягких системах это условие является только желательным. Такой директивный срок применяется проектировщиками задач для определения приоритетности задачи при её пуске, и при отборе задачи на исполнение.
Системой реального времени считается тип операционной системы, главным предназначением которой является предоставить требуемый функциональный комплект, который обеспечивает реализацию средствами программирования систем реального времени на имеющемся аппаратном обеспечении.
Специалисты определили следующие обязательные параметры ОСРВ:
- Система должна обладать возможностью многозадачности и допускать вытеснения.
- Система должна иметь приоритетные уровни для разных потоков.
- У системы должны быть в наличии предсказуемые синхронизирующие средства.
- Система обязана иметь наследственный механизм приоритетов.
- Система должна иметь предсказуемое поведение. Это значит, что при любом развитии событий и уровнях загрузки системных мощностей известно самое большое время реакции.
ОСРВ обязаны проявить реакцию на разные виды событий, происходящих как внутри системы, так и снаружи. Следует заметить, что если система принадлежит к типу ОСРВ, то это совсем не гарантия её высокого быстродействия. Ясно, что скорость работы ОСРВ обязана превышать скоростные параметры управляемых процессов.
