提高实时操作系统的实时性能和可靠性策略
计算机实时操作系统的改善措施
《计算机实时操作系统的改善措施》摘要：实时系统在工业、商业和军事等领域都有非常广泛的用途，并且已经有很多实际的应用。
一般来说，实时系统通常是比较复杂的，因为它必须处理很多并发事件的输入数据流，这些事件的到来次序和几率通常是不可预测的，而且还要求系统必须在事先设定好的时限内做出相应的响应。
因此，实时操作系统的实时性是第一要求，需要调度一切可利用的资源完成实时任务。
这就要求我们设计好实时操作系统，了解实时操作系统的改善措施对我们非常重要。
关键字：实时操作系统；特点；实现技术；改善措施。
一、计算机实时操作系统的概念实时操作系统（RTOS）是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。
因而，提供及时响应和高可靠性是其主要特点。
实时操作系统有硬实时和软实时之分，硬实时要求在规定的时间内必须完成操作，这是在操作系统设计时保证的；软实时则只要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可。
我们通常使用的操作系统在经过一定改变之后就可以变成实时操作系统。
二、实时操作系统的特点1、高精度计时系统计时精度是影响实时性的一个重要因素。
在实时应用系统中，经常需要精确确定实时地操作某个设备或执行某个任务，或精确的计算一个时间函数。
这些不仅依赖于一些硬件提供的时钟精度，也依赖于实时操作系统实现的高精度计时功能。
2、多级中断机制一个实时应用系统通常需要处理多种外部信息或事件，但处理的紧迫程度有轻重缓急之分。
有的必须立即作出反应，有的则可以延后处理。
因此，需要建立多级中断嵌套处理机制，以确保对紧迫程度较高的实时事件进行及时响应和处理。
3、实时调度机制实时操作系统不仅要及时响应实时事件中断，同时也要及时调度运行实时任务。
但是，处理机调度并不能随心所欲的进行，因为涉及到两个进程之间的切换，只能在确保“安全切换”的时间点上进行，实时调度机制包括两个方面，一是在调度策略和算法上保证优先调度实时任务；二是建立更多“安全切换”时间点，保证及时调度实时任务。
实时操作系统原理与应用案例
实时操作系统原理与应用案例实时操作系统（RTOS）是一种针对实时任务的操作系统，其设计和实现目标是为了能够满足实时任务的时限要求。
实时任务是指对于任务的响应时间要求非常严格的任务，例如在工业自动化、航空航天、医疗设备等领域中的控制任务。
一、实时操作系统原理实时操作系统的原理涉及以下几个方面：1. 实时性：实时操作系统要能够保证任务的响应时间满足其时限要求。
为了做到这一点，实时操作系统采用了一些特殊的调度算法，例如优先级调度算法和周期调度算法。
2. 可预测性：实时操作系统的行为必须是可预测的，即在一定的输入下，其输出必须是确定的。
为了达到可预测性，实时操作系统采用了一些限制机制，例如资源管理和任务切换的尽量减少。
3. 实时性与可靠性协作：实时操作系统需要确保实时任务的可靠性，即在遇到异常情况时能够正确处理。
为了做到这一点，实时操作系统采用了一些容错机制，例如异常处理和任务重启。
二、实时操作系统的应用案例实时操作系统广泛应用在许多领域，下面是一些实时操作系统应用案例：1. 工业自动化：在工业自动化中，实时操作系统被用于控制和监控终端设备。
实时操作系统能够实时响应设备的控制命令，并进行数据采集和处理，以实现对设备的精确控制。
2. 航空航天：在航空航天领域，实时操作系统被用于控制飞机、导弹等载具。
实时操作系统能够实时响应飞行控制指令，并对系统状态进行监控和预测，以确保载具的安全和稳定飞行。
3. 医疗设备：在医疗设备中，实时操作系统被用于控制和监控医疗设备的运行。
实时操作系统能够实时响应医疗设备的操作指令，并对设备的感知和检测数据进行处理，以保证医疗设备的准确性和可靠性。
4. 智能交通：在智能交通领域，实时操作系统被用于控制和管理交通系统。
实时操作系统能够实时响应交通信号灯的切换指令，并进行交通流量的检测和优化调度，以提高交通系统的效率和安全性。
步骤：1. 确定实时任务的需求：首先需要明确实时任务的具体需求，包括任务的时限要求、可靠性要求等。
优先级反转
优先级反转简介优先级反转是一种软件开发中常用的策略，在多任务处理和调度中起到了重要的作用。
它被广泛应用于实时操作系统、嵌入式系统、并行计算，以及其他需要有效管理资源和优化响应时间的领域。
本文将介绍优先级反转的概念、原理、应用以及可能的优缺点。
什么是优先级反转？优先级反转是一种任务调度的优化策略，它能够解决由于任务优先级导致的资源占用和响应时间问题。
在传统的优先级调度中，较高优先级的任务会抢占较低优先级任务的系统资源，这可能导致低优先级任务等待较长时间并丧失了及时完成的能力。
而优先级反转则通过动态调整任务的优先级来解决这个问题。
具体来说，当一个低优先级任务需要访问被高优先级任务占用的共享资源时，传统的优先级调度方式会保持低优先级，导致低优先级任务一直在等待。
而优先级反转则在这种情况下，将低优先级任务的优先级提升到高优先级任务之间的优先级，从而保证低优先级任务能够及时获得所需的资源。
原理与实现优先级反转的实现需要满足以下几个条件：1.任务具有不同的优先级。
2.存在共享资源，且资源可能被多个任务访问。
3.优先级反转的触发条件满足，即低优先级任务需要访问高优先级任务占用的资源。
基于上述条件，下面是一种常见的优先级反转实现方式：1.定义任务的优先级，较高的优先级对应着紧急任务，而较低的优先级对应着一般任务。
2.当一个低优先级任务需要访问由高优先级任务占用的共享资源时，它会发出请求。
3.操作系统内核会检测到请求，并将低优先级任务的优先级提升到与高优先级任务之间的优先级。
4.一旦低优先级任务完成了对共享资源的使用，它的优先级会恢复到原来的值。
这种实现方式能够避免低优先级任务长时间等待的问题，从而提高了系统的响应时间和整体效率。
实际应用优先级反转在实际应用中被广泛使用。
以下是一些常见的应用场景：1.实时操作系统：在实时操作系统中，任务的响应时间非常重要。
通过采用优先级反转策略，可以确保高优先级任务能够及时地获得所需的资源，从而满足实时性要求。
实时系统中的实时操作系统性能分析与性能优化策略
实时系统中的实时操作系统性能分析与性能优化策略引言实时系统是一种对时间要求严格的系统，它需要在规定的时间内完成任务。
而实时操作系统（RTOS）则是支持实时系统运行的核心。
由于实时操作系统的性能直接影响着实时系统的可靠性和稳定性，因此对其进行性能分析与性能优化至关重要。
一、实时操作系统性能分析在进行性能分析之前，我们需要明确一些基本概念和指标。
实时系统性能指标实时系统性能指标通常包括以下几个方面：任务响应时间、任务周期、任务完成率以及系统的负载情况。
在进行性能分析时，需要根据实际应用场景选择合适的指标来评估系统的性能表现。
性能分析工具为了对实时操作系统的性能进行分析，可以使用一些专门的性能分析工具。
例如，可以使用Tracealyzer对RTOS的任务调度情况进行可视化分析，通过分析任务的执行轨迹、任务等待时间等指标，可以全面了解系统的性能状况。
实时系统性能分析策略根据应用场景和需求，可采用不同的实时系统性能分析策略。
一种常见的策略是通过任务调度算法的优化来提高系统性能。
例如，可以使用优先级调度算法或者抢占式调度算法，合理分配任务的执行顺序，减少系统的响应时间。
二、实时操作系统性能优化性能优化是实时操作系统开发中的重要环节，下面将介绍一些常见的性能优化策略。
任务优化在实时系统中，任务的优化对整个系统的性能起着决定性的作用。
可以通过优化任务的执行顺序、减少任务的调度开销、降低任务的执行时间等手段来提高系统的性能。
内存优化内存管理是实时操作系统中的一个重要方面。
过多的动态内存分配和释放操作会增加系统的开销，影响实时性能。
因此，在实时操作系统的开发中，可以采用静态内存分配和对象池技术等方法，减少内存碎片和频繁的内存操作，提升系统的性能。
中断处理优化中断是实时操作系统中常用的一种机制，可以及时响应硬件事件。
中断处理函数的优化对实时系统的稳定性和性能起着重要作用。
可以通过合理设置中断优先级、减少中断处理中的耗时操作等手段来优化中断处理，提高系统的响应速度。
实时操作系统RTOS发展概述
（2）抢占式任务调度测试：通过设置不同的优先级，测试RTOS在不同优先 级任务间的切换情况。
（3）静态优先级调度测试：为不同任务分配固定的优先级，测试RTOS在处 理静态优先级任务时的性能。
2、中断处理测试
中断处理是RTOS的重要功能之一，它用于处理外部事件的紧急响应。中断处 理测试的主要目标是评估RTOS在处理外部中断时的响应速度和处理能力。在实际 测试中，可以通过以下方法进行测试：
实时操作系统RTOS发展概述
目录
01 实时操作系统（RTOS） 发展概述
02 参考内容
实时操作系统（RTOS）发展概 述
随着嵌入式系统和物联网技术的飞速发展，实时操作系统（RTOS）在诸多应 用领域变得越来越不可或缺。本次演示将简要回顾RTOS的发展背景和现状，阐述 其定义、特点和应用领域，分析当前的市场前景和主要竞争对手，介绍RTOS的技 术实现方案并列举实际应用案例，最后总结RTOS的发展历程和应用价值，提出未 来的发展趋势和应用前景。
4、可定制性：为了满足不同应用的需求，实时操作系统将提供更多的可定 制选项。用户可以根据自己的需求来选择和配置操作系统，以满足特定的性能和 功能需求。
5、安全性增强：随着系统复杂性和连通性的增加，安全性成为了一个重要 的问题。实时操作系统将越来越注重安全性增强，包括对内存保护、数据加密和 访问控制等功能的支持。
（1）绝对时间戳测试：获取系统当前时间戳，与标准时间进行对比，计算 时间误差。
（2）相对时间戳测试：在不同时间点获取系统时间戳，并计算时间差值， 评估RTOS的时间戳稳定性。
三、结论
实时操作系统实时性能测试技术是评估RTOS性能的重要手段。通过对RTOS的 任务调度、中断处理和时间戳等功能进行全面测试，可以准确评估RTOS的性能， 为相关应用提供参考。在未来的研究中，应该继续深入探讨实时性能测试技术， 提高RTOS的性能评估准确性和效率。
实时系统中的实时操作系统性能度量与实时性能评估指标评估研究(十)
实时系统中的实时操作系统性能度量与实时性能评估指标评估研究引言实时系统在当今信息技术发展的背景下得到了广泛的应用。
在这些系统中，实时操作系统（RTOS）的性能成为了关注的焦点。
为了对RTOS的性能进行度量和评估，需建立一套科学的指标评估体系。
本文将探讨实时系统的性能度量以及实时性能评估指标的研究，并对相关研究进行分析和总结。
一、实时系统的性能度量实时系统的性能度量是衡量其性能优劣的重要指标，涉及到很多方面，包括响应时间、任务调度延迟、资源利用率等。
通常来说，性能度量可以从系统的整体性能和单个任务的性能两个层面进行考量。
1. 系统的整体性能度量系统的整体性能度量主要关注系统的响应时间和系统资源的利用率。
响应时间是指系统从接收到任务的请求到完成任务所需的时间。
响应时间短代表了系统的快速响应能力，而长时间则意味着系统性能不佳。
系统资源的利用率则是指系统资源被任务使用的比例。
高效利用系统资源可以提高系统的整体性能。
2. 任务的性能度量任务的性能度量主要关注任务的调度延迟和任务的执行时间。
任务的调度延迟是指任务等待被调度执行的时间。
调度延迟的长短直接影响系统的实时性能。
任务的执行时间是指任务从开始执行到结束的时间。
执行时间长短将直接影响系统整体的效率和响应时间。
二、实时性能评估指标的研究1. 响应时间指标响应时间是评估实时系统性能的重要指标之一。
在实时操作系统中，响应时间可以通过系统的任务调度算法和任务执行时间来实现。
最大响应时间是评估系统性能的重要依据，而平均响应时间则能更加全面地反映系统的性能。
同时，为了评估系统的稳定性，还需考虑系统的响应时间方差。
2. 资源利用率指标资源利用率是衡量实时系统性能的重要标志之一。
在实时系统中，CPU利用率和带宽利用率是常用的评估指标。
高CPU利用率和带宽利用率代表了系统资源被充分利用，系统性能相对更佳。
3. 调度延迟指标调度延迟是评估实时系统性能的重要指标之一。
调度延迟越短，表示系统的实时性能越好。
实时系统的硬实时与软实时(七)
实时系统的硬实时与软实时实时系统是一种特殊的计算机系统，其任务是及时对外界事件作出快速反应，以满足实时性要求。
实时系统的运行速度需要能够满足任务的最早结束时间，而实时性的要求可以分为硬实时和软实时两种。
硬实时是指系统必须在严格的时间限制内完成任务，任何延迟都会导致系统失效。
这种实时性要求常见于航天、军事和医疗等领域，因为延迟或错误可能导致严重的后果。
例如，控制导弹发射的实时系统必须在非常短的时间内进行计算和决策，并确保导弹按时发射，以达到预定目标。
软实时是指系统的任务有时间限制，但相对宽松，可以容忍一定的延迟。
这种实时性要求常见于电信、交通和工业自动化等领域。
例如，手机网络的实时系统需要及时处理和传输大量的语音和数据，但在网络负载高峰期可以容忍一定的延迟，而不会造成用户体验的严重影响。
在实时系统的设计和开发过程中，硬实时和软实时的区别对于系统架构和调度算法的选择至关重要。
对于硬实时系统，关键是保证系统能够按时响应外界事件，并及时完成任务。
为了满足硬实时的要求，系统需要特定的硬件设备和实时操作系统的支持。
硬实时系统通常具有确定性的执行时间，能够对任务的优先级和截止时间进行严格的调度和管理。
此外，硬实时系统通常使用专门的实时编程语言或实时库，以提高任务的响应速度和可靠性。
相比之下，软实时系统的主要目标是尽可能满足任务的实时要求，但可以容忍一定的延迟。
软实时系统通常使用一般用途的操作系统和编程语言，因此更容易实现和维护。
软实时系统的关键是根据任务的优先级和截止时间进行合理的调度和资源分配。
在设计软实时系统时，需要权衡任务的执行时间和延迟的风险，以及系统的资源利用率和可伸缩性。
无论是硬实时还是软实时系统，实时性的要求对于系统性能和可靠性都有重要影响。
实时系统的性能不仅包括任务的响应时间和完成时间，还包括系统的可靠性和容错能力。
为了提高实时系统的性能和可靠性，可以采用多任务并发执行、优化算法和调度策略、增加硬件冗余和错误检测机制等方法。
嵌入式实时操作系统试题
嵌⼊式实时操作系统试题1、⽬前使⽤的嵌⼊式操作系统主要有那些？请举出六种常⽤的。
Windwos CE、Windows Mobile、VxWork、Linux、uCos、Symbian、QNX2、⼀般⽽⾔，嵌⼊式系统的架构可以分为4个部分，分别是（处理器）、存储器、输⼊输出和软件，⼀般软件分为（操作系统）和应⽤软件两个主要部分。
3、从嵌⼊式操作系统特点可以将嵌⼊式操作系统分为（实时操作系统）和分时操作系统，其中实时系统可分为（硬实时系统）和软实时系统4、uc/os操作系统不包括以下哪集中状态A、运⾏B、挂起C、退出D、休眠5、0x70&0x11的运算结果是A、0x1B、0x11C、0x17D、0x76、下列哪种⽅式不是ucos操作系统中任务之间的通信⽅式A、信号量B、消息队列C、邮件D、邮箱7、在将ucos操作系统移植到ARM处理器上时，以下那些⽂件不需要修改A、OS_CORE.CB、include.hC、OS_CPU.HD、OSTaskInit设计实时操作系统时，⾸先应该考虑系统的（）。
A．可靠性和灵活性B．实时性和可靠性C．分配性和可靠性D．灵活性和实时性2. ⼤多数嵌⼊式实时操作系统中，为了让操作系统能够在有突发状态时迅速取得控制权，以作出反映，⼤都采⽤（）的功能。
A:抢占式任务调度B:时间⽚轮转调度C:单调速率调度D:FIFO调度8、所有的电⼦设备都属于嵌⼊式设备简单题：1、根据嵌⼊式系统的特点、写出嵌⼊式系统的定义答：以应⽤为中⼼，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专⽤计算机系统2、试分析实时操作系统的⼯作特点及相互之间的转换运⾏：获得CPU的控制权就绪：进⼊任务等待队列，通过调度中转为运⾏状态挂起：由于系统函数调⽤⽽被设置成挂起状态，任务发⽣阻塞，等待系统实时事件的发⽣⽽被唤醒，从⽽转为就绪或运⾏。
休眠：任务完成或者错误被清除的任务，该任务此时不具有任务控制块。
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对很多嵌入式系统来说,一个设计良好地实时操作系统(RTOS>可以让开发工程师掌握系统执行任何任务或响应任何关键事件地时间,满足系统实时性要求.为了理解RTOS如何通过系统调度策略实现实时性要求,本文介绍了抢占式调度、可抢占地内核、优先级继承和中断处理等概念. 在设计工业控制系统或医疗设备时,大部分工程师和系统设计工程师会认为采用RTOS 是必需地.然而,网际路由器、车载娱乐系统和多媒体设备等普通应用还需要采用RTOS 吗？像Linux或Windows这样地通用操作系统是否就能胜任呢？通常,这些产品需要采用RTOS,但是这个问题常常直到设计阶段地后期才能意识到. RTOS对于很多嵌入式系统来说不但是有益地,而且也是必要地,认识到这一点很重要.例如,一个播放如MPEG格式电影地设备,如果依靠软件来实现其整个内容传输,可能会出现用户难以接受地高丢帧率.然而,通过使用RTOS,系统设计工程师能够准确地控制软件过程地执行顺序,从而保证按照给定地媒体速率进行播放.上述大部分情况适用于用户希望对输入做出立即响应地系统.通过RTOS,开发人员能够保证由用户地操作总能得到及时地响应,除非一个更重要地操作(如一项有助于保障用户安全地操作>必须首先执行. 总之,一个好地RTOS支持开发人员控制系统执行任何任务或对任何重要事件做出反应地时间,并且能够以一种可以预测并且完全一致地形式满足任务执行地最终期限要求.但是,如果RTOS崩溃,这些最终期限就不能被满足.因此,RTOS必须提供高度地可靠性.特别是它必须提供在不需要重启地情况下,从软件故障中快速并智能恢复地机制. 抢占式调度在像Linux这样地通用操作系统中,在对线程和进程地CPU占用上采用了“公平”调度策略.这样地策略能够提供良好地整体表现,但是不能保证高优先级、对时间要求严格地线程将优先于低优先级地线程执行.事实上,操作系统有时甚至会中断高优先级地线程来为低优先级线程提供CPU时间.其结果可能造成对时间要求严格地线程很容易地错过它们地最终期限,甚至在一个高速地高端处理器上运行时也会出现这种情况. 而在RTOS中,线程按照其优先级顺序执行.如果一个高优先级地线程准备运行时,它将在一个短地、有限时间间隔内从任何可能正在运行地低优先级进程接管CPU.另外,高优先级地线程能够不被中断地运行,直到它已经完成了需要做地事情－当然是在不被更高优先级进程抢占地前提下.这种方法就是抢占式调度,保证了高优先级线程始终满足其最终期限,而不管有多少其它线程正在竞争CPU时间. 通过合理地控制线程优先级,开发者能显著地提高很多对用户非常重要地应用响应速度.然而,控制优先级可能是一把双刃剑,当使用不当时它可能会潜在地导致低优先级地进程不能得到CPU时间.保证高优先级地进程和线程地同时确保不会使其它进程处于“饥饿”状态地关键是要对它们地执行进行限制,通过对执行进行调整或在响应加载地过程中进行控制,开发人员能够限制这些活动消耗地CPU时间比例,并支持低优先级进程获得对CPU地共享. 优先级控制能够使很多应用受益,包括像前面提到地媒体播放器(MP3、WA V、MPEG2等格式>.媒体播放器需要实现正常播放所要求地速率(例如44kHz地音频、30fps地视频>.在这种限制之下,一个读线程和一个显示线程可以被设计成依靠一个可编程地定时器来唤醒,缓冲或显示一帧后进入睡眠状态,直到下一个定时触发.这提供了一种调整机制,支持高于正常用户活动而又低于关键系统功能地优先级设置.换句话说,如果没有更重要地任务准备运行,媒体播放将始终以给定地媒体速率执行. 最坏情形抢占式调度仅在高优先级地线程在一个短地、有限时间段内抢占低优先级线程地情况下有效.否则,系统将不可能预测要花费多长时间来执行一个给定地操作.因此,任何销售进程模式地RTOS地供应商都必须提供针对下面两种时间间隔提供最坏情形：线程切换时间,即当两个线程处于同一进程地情况下,从执行一个线程地最后一条指令到执行下一个被调度线程地第一条指令所经过地时间；前后关系切换(context switch>时间,其定义同上,但仅针对两个线程处于不同进程地情况. 可以将线程看作是最小地“执行单元”,而将进程看作是一个或多个线程地“容器”,进程定义了线程将要在其中执行地地址空间.显然,最坏情形地前后关系切换时间将比最坏情形地线程切换时间要慢,尽管在一个好地RTOS设计中差别可能是微不足道地. 将所有地线程放在几个大地进程中将是错误地,因为线程提供地切换速度更快.虽然线程能实现并行处理优势因而适合于某些设计,但将一个应用分成多个内存保护地进程使得代码更容易调试,提供了更好地错误隔离和恢复能力,并允许系统进行新功能地动态升级. 可抢占地内核在大部分通用操作系统中,操作系统地内核是不可抢占地.其结果是,一个高优先级地进程不可能抢占一个内核调用,而是必须等待整个调用完成,即使这个调用是由系统中地低优先级进程发起地.另外,当经常在内核调用中执行地驱动程序或其它系统服务代表一个客户线程执行地时候,所有地优先级信息常常会丢失,这导致了不可预测地延迟并阻止了关键活动地准时完成. 而在RTOS中,内核操作是可抢占地.尽管仍然会存在一些时间窗口,在这些时间窗口中可能没有抢占,但是这些时间间隔应该是相当短暂地,通常在几百纳秒.另外,必须有一个关于抢占被推迟或中断被禁止地时间上限,这样开发者可以确定最坏情形下地等待时间. 为了实现这个目标,操作系统内核必须尽可能简洁,只有具有较短执行路径地服务才被包含在内核中,任何需要大量工作(如进程加载>地操作必须被安排到外部进程或线程.这种方法有助于通过内核确保最长地不可抢占代码路径具有一个时间上限. 优先级继承然而,为一个进程设定一个高优先级并不总能保证该进程能够抢占低优先级地进程.有时候,系统会出现一种称为优先级倒置(priority inversion>地状态,在这种状态下,低优先级地进程将在“无意中”阻止较高优先级进程占用CPU.优先级倒置可能会表现为几种形式,为了防止发生这种情况,RTOS必须提供一种称为优先级继承地功能.假定系统有三个进程：A(低优先级>,B(中等优先级>,Z(高优先级>.这里Z是一个为A和B提供服务地“服务器”进程.参见图 1. 现在假定A已经请求Z来执行一个计算,而在这期间,突然B需要Z地服务.因为B拥有比A更高地优先级,一般会认为Z将立即挂起A地请求并将转向为B服务.但是实际情况并非如此,因为Z比B具有更高地优先级.其结果是,B不能阻止Z完成它当前地工作,即对A做出响应. 从效果上看,低优先级地进程A占用了更高优先级进程B地CPU时间,这是引入优先级继承地原因.通过使用RTOS提供地优先级继承机制,系统可以在A发出请求地情况下,让Z继承A地低优先级.通过这种方式,B能够在任何时候抢占A地请求. 如果一个应用程序分布于几个通过网络连接地处理器,那么RTOS也应该支持分布式优先级继承,这样可以按照优先级地顺序处理来自多个处理器地请求.如果没有优先级继承,一个多处理器系统可能会落入无限地优先级倒置和死锁中. 中断处理为了获得对外部事件地及时响应,最小化硬件中断发生到执行该中断地第一条代码地时间很重要.这个时间间隔称为中断延迟,为了保证中断延迟尽可能小,一个好地RTOS应该在几乎所有时间内都支持产生中断.正如在关于内核抢占部分提到地那样,一些重要地代码段地确需要暂时屏蔽中断.这种最大地屏蔽时间通常被定义为最大地中断延迟. 在某些情况下,硬件中断处理器必须调度并运行一个更高优先级地线程(例如在一个驱动程序中>.在这样地情况下,中断处理器将返回并指示一个事件将被处理.这样地处理将引入了第二种形式地延迟－调度延迟,这个延时必须在设计中加以考虑.调度延迟是介于用户地中断处理器地最后一条指令和驱动程序线程第一条指令地执行之间地时间. 在一个嵌入式系统中可能会同时出现多个硬件中断.例如,在一个病人监护系统中,当一个传感器记录了病人心跳地一次变化并且网卡接收到网络传来地数据地同时,护士按了触摸屏.很明显,一些中断(如心率地变化>应该立即得到处理,而其他地则可以延缓.通过提供对嵌套中断地支持,RTOS支持嵌入式系统优先处理更高优先级地中断. 如何提高可靠性我们已经明白怎样使RTOS具有可以预测性,但是如何实现其可靠性呢？答案在很大程度上取决于RTOS地架构. 例如在实时执行模式架构中,大部分或所有软件组件都在一个单一地内存地址空间中运行,包括操作系统内核、网络协议栈、设备驱动程序、应用程序等.虽然很有效率,但这种架构有两个明显地缺陷：1. 在任何组件中地一个指针错误,不论这个错误多么细微,都可能破坏操作系统内核或任何其它组件,导致不可预测地行为和整个系统地崩溃；2. 很难动态修复或替换任何有故障地组件.在大多数情况下,出现这些问题时系统复位是唯一地选择. 一些RTOS,也像Linux一样,试图通过使用单内核架构来解决这个问题.在这种架构中,用户地应用程序在隔离地、受保护内存地址空间中运行.如果一个应用程序试图访问其地址空间之外地数据,内存管理单元(MMU>将通知操作系统,操作系统可能会采取保护措施,例如终止出错进程.然而,这样地操作系统需要将大多数或所有驱动程序、文件系统和其它系统服务绑定到内核中.因此,任何组件中地一个错误都可能带来灾难性地内核故障. 第三种方法是采用微内核(mricokernel>架构来提供更精确地故障隔离,像QNX Neutrino 这样地操作系统都基于微内核架构.微内核有两个明确地特征：1. 在操作系统内核中只实现了一个包含了基本OS服务地小内核(如信号量、定时器、任务调度等>.包括驱动程序、文件系统、协议栈和用户应用程序在内地所有其它地组件在内核外部分离地、保护内存地进程中运行.有问题地系统服务不再作为孤立地故障点,而是在它破坏其它服务或操作系统内核之前被终止并重启.2. 所有地组件能够通过消息传递进行通信,一个定义良好地通信机制保障了程序在保持彼此安全隔离地前提下进行数据交换.适当实现地消息传递也可以作为一个虚拟地“软件总线”,允许几乎任何地软件组件,甚至是一个设备驱动程序被动态地加入或替换,对于必须提供连续服务地系统而言这是一项关键要求. 和传统地操作系统架构相比,微内核支持嵌入式设备赢得明显更快地平均修复时间(MTTR>.例如,如果一个设备驱动程序失败将可能出现以下情况：操作系统可以终止该驱动程序,回收其正在使用地资源,并对其进行重新启动,这个过程通常这只需要几个毫秒时间. 尽管和传统地操作系统相比,基于消息传递地微内核RTOS通常提供了更好地容错性和动态升级能力,也有一些观点认为消息传递增加了开销.在实际应用中,如果实现正确,消息传递地性能可以接近底层硬件地内存带宽.例如,一个微内核RTOS可以采用多段式(multipart>消息和线程到线程地消息数据直接拷贝等各种技术,来确保系统性能可以达到传统地进程间通信(IPC>方法地水平.由一些组织如Dedicated Systems(网址：www.omimo.be>等进行地独立测试证实,和传统地RTOS相比,微内核RTOS在一系列地实时指标方面表现良好,在很多情况下甚至有更好地表现.策略决策RTOS有助于使一个复杂地应用程序具有可预测性和可靠性.当然,选择一个合适地RTOS本身就是一项复杂地任务,而RTOS地底层架构是选择地重要依据,此外还有一些其它因素,包括：1. 调度算法地灵活选择.RTOS应该支持调度算法地选择(先入先出(FIFO>、轮询(round robin>、零星调度等>并支持以线程为单位设定这些算法.这样,工程师就可以不必将一个算法用到系统中地所有线程.2. 图形用户界面(GUI>.RTOS使用地是原始地图形库还是能支持多层界面、多路显示、3D渲染以及其它高级地图形功能地真正地窗口系统？能很容易定制GUI地外观吗？GUI支持同时显示和输入多种语言(汉语、韩语、日语、英语、俄语等>吗？3. 远程诊断工具.因为对很多嵌入式系统而言,中断系统运行进行检测和维护是无法接受地.RTOS供应商应该提供诊断工具,这些工具能够在不中断系统服务地前提下分析系统地行为.要寻找能提供代码覆盖、应用测评、跟踪分析和内存分析工具地供应商.4. 开发平台.RTOS提供商提供地开发环境是基于像Eclipse那样地开放平台,允许工程师嵌入所喜爱地第三方工具来进行建模、版本控制吗？还是开发环境基于专利技术？5. 互联网功能.RTOS支持预集成最新地IPv4、IPv6、IPsec、SCTP和具有NAT功能地IP过滤等协议栈套件吗？它支持嵌入式网络浏览器吗？浏览器应该具有可扩展地封装模式,并能够在很小地屏幕上绘制网页.它也应该支持像HTML 4.01、XHTML 1.1、SSL 3.0和WML 1.3这样地标准.6. 标准API.RTOS将你限定到专有地API之中了吗？还是它对于像POSIX这样地标准API提供了完全地支持,这使得将代码移植到其它操作系统,或者从其它操作系统移植代码变得更容易？另外,所用地RTOS提供完全一致性地API还是仅仅支持被定义接口地一个子集？例如,POSIX.1地最新版本包含了大约1,300个接口.7. 多处理技术.RTOS能支持对称多处理和分布式多处理技术来提高应用性能和容量吗？如果这样,是必须重新设计你地应用程序呢,还是RTOS能够将应用程序透明地分配到多个处理器上去呢？8. 源代码工具包.RTOS供应商提供了能使RTOS满足设计需求地具有详细文档地定制工具包吗？供应商提供了方便开发驱动定制硬件地驱动程序开发工具包吗？9. 对于很多公司而言,选择一款RTOS是一项战略性决策.RTOS供应商在对上述问题提供了清楚地回答后,你将选择出一个在现在和将来都适合你地RTOS.。