实时操作系统
分时操作系统和实时操作系统
分时操作系统和实时操作系统分时操作系统：分时操作系统将系统处理机时间与内存空间按⼀定的时间间隔（划分时间⽚），采⽤轮转运⾏⽅式轮流地切换给各终端⽤户的程序使⽤（例如规定每个作业每次只能运⾏⼀个时间⽚）。
由于时间间隔很短，每个⽤户就感觉像独占全机⼀样，这样就解决了主机共享问题。
⽽对于⼈机交互，为实现⽤户键⼊命令后能对⾃⼰的作业及其运⾏及时控制或修改，各个⽤户的作业都必须留在内存中（作业在磁盘上是不能运⾏的），⽤时间⽚进⾏切换管理。
分时操作系统的特点是可有效增加资源的使⽤率，⽀持⼈机交互与资源共享。
例如UNIX系统就采⽤了剥夺式动态优先的CPU调度以⽀持分时操作。
简⽽⾔之，分时操作系统的核⼼原理在于将作业直接放⼊内存，并引⼊了时间⽚的概念，采⽤轮转运⾏的⽅式，规定每个作业每次只能运⾏⼀个时间⽚，然后就暂停该作业并⽴即调度下⼀个作业运⾏。
在不长的时间内使所有的作业都执⾏⼀个时间⽚的时间，便可以使每个⽤户都能及时地与⾃⼰的作业进⾏交互，从⽽使⽤户的请求得到及时响应。
这样就解决了在分时系统中最重要的及时接收、及时处理问题。
特征与其前辈批处理系统相⽐，分时系统有如下⼏个特点：·多路性：系统允许将多台终端同时连接到⼀台主机上，并按分时原则为每个终端分配系统资源，提⾼资源利⽤率，降低使⽤费⽤。
·独⽴性：各终端之间相互独⽴，互不⼲扰，每个⽤户都感觉像⼀⼈独占主机⼀样。
·及时性：⽤户的请求能在很短的时间内就得到响应。
·交互性：⽤户可通过终端与系统进⾏⼈机对话，例如请求多⽅⾯的服务。
实时操作系统：在某些领域（如军事、⼯业、多媒体等）要求系统能够实时响应并安全可靠，实时操作系统在这样的需求下诞⽣。
因此实时操作系统是指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做出快速响应，调度⼀切可利⽤的资源完成实时任务，并控制所有实时任务协调⼀致运⾏的操作系统。
国内著名的实时操作系统有哪些？
国内著名的实时操作系统有哪些？
国内着名的实时操作系统
国内的实时操作系统研究开发有两种类型。
一类是中国自主开发的实时操作系统，如电子科技大学嵌入式实时教研室和科银公司联合研制开发的实时操作系统Delta OS (道系统) 、凯思公司的Hopen OS (女娲计划) 、中科院北京软件工程研制中心开发的CASSPDA以及浙江大学自行研制开发的嵌入式操作系统HBOS等；
另一类是基于国外操作系统二次开发完成的，这类操作系统大多是专用系统，在此就不对这类系统进行介绍了。
(1) DeltaOS
DeltaOS是电子科技大学嵌入式实时教研室和科银公司(专门从事嵌入式开发) 联合研制开发的全中文的嵌入式操作系统，提供强实时和嵌入式多任务的内核,任务响应时间快速、确定，不随任务负载大小改变,绝大部分的代码由C语言编写，具有很好的移植性。
它适用于内存要求较大、可靠性要求较高的嵌入式系统，主要包括嵌入式实时内核DeltaCORE、嵌入式TCP/IP组件DeltaNET、嵌入式文件系统DeltaFILE以及嵌入式图形接口DeltaGUI 等。
同时，它还提供了一整套的嵌入式开发套件LamdaTOOL，是国内嵌入式领域内不可多得的一整套嵌入式开发应用解决方案，已成功应用于通信、网络、信息家电等多个应用领域。
操作系统的实时性与响应性能
操作系统的实时性与响应性能操作系统作为计算机系统的核心组成部分，不仅负责管理和控制硬件资源，还承担着为用户程序提供良好的使用环境以及快速响应用户操作的重要任务。
因此，操作系统的实时性和响应性能成为评判一个操作系统好坏的重要指标。
一、实时性实时性是指操作系统对外部事件和内部事件的即时响应能力。
在很多实时应用领域，如航空航天、工业自动化、医疗设备等，对任务的处理要求非常高，必须能够在规定的时间内完成各项任务。
操作系统的实时性包括硬实时和软实时两种形式。
硬实时是指操作系统能够在任务到期前的某个确定的时间点上完成任务，如果在规定时间内未能完成，则任务的结果就没有任何价值。
硬实时要求操作系统对任务处理的时间进行精确控制，以确保任务的及时完成。
软实时是指操作系统可以容忍偶尔的任务处理延迟，即在大多数情况下能够满足任务的截止时间要求，但在个别情况下可能无法完成。
软实时要求操作系统具备较好的任务响应能力和抢占机制，以确保关键任务的及时响应。
实现实时性的关键技术包括任务调度算法、中断处理机制和优先级管理等。
常用的实时操作系统包括VxWorks、QNX和RTLinux等。
二、响应性能除了实时性外，操作系统的响应性能也是评判操作系统质量的重要指标之一。
响应性能是指操作系统对于用户操作的快速响应能力，包括系统启动时间、应用程序的启动时间、进程切换时间等。
系统启动时间是指从系统电源打开到操作系统完全加载完成，准备接受用户操作的时间。
一个好的操作系统应该能够尽快完成系统启动，以提供给用户更快的使用体验。
应用程序的启动时间是指用户打开一个应用程序到程序完全加载并准备就绪的时间。
较短的应用程序启动时间可以更好地满足用户对于快速操作的需求。
进程切换时间是指从一个进程切换到另一个进程所需的时间。
操作系统通过轮转、优先级或其他调度算法来管理多个进程的执行，进程切换时间的短暂可以提高操作系统的响应速度。
优化响应性能的关键技术包括快速启动机制、高效调度算法、有效的底层硬件支持等。
批处理、分时、实时各个操作系统特点
批处理、分时、实时各个操作系统特点1、批处理操作系统的主要特点是：脱机、多道和成批处理。
脱机是指⽤户脱机使⽤计算机，即⽤户提交作业之后直到获得结果之前⼏乎不再和计算机打交道。
多道是指多道程序运⾏，即按多道程序设计的调度原则，从⼀批后备作业中选取多道作业调⼊内存并组织它们运⾏；成批处理是指操作员把⽤户提交的作业组织成⼀批，由操作系统负责每批作业间的⾃动调度。
批处理系统⾃动化程度⽐较⾼，系统吞吐量⼤，资源利⽤率⾼，系统开销⼩，但各作业周转时间长，不提供⽤户与系统的交互⼿段，适合⼤的成熟的作业。
2、分时系统具有多路性、独⽴性、及时性和交互性，与批处理相⽐，系统开销⼤，资源利⽤率与系统接纳的作业有关，适合⼩的不成熟的作业。
批处理和分时是以作业为单位进⾏处理的系统，是⼀个通⽤系统。
分时操作系统是⼀个专⽤系统，随机处理发⽣的外部事件，具有实时性、⾼度的安全可靠性，提供⽤户有限的⼈机交互，系统利⽤率⽐批处理差。
分时操作系统的主要特点：多路性、交互性、独占性和及时性。
多路性是指⼀台计算机与若⼲台终端相连接，终端上的这些⽤户可以同时或基本同时使⽤计算机；交互性是指⽤户的操作⽅式是联机⽅式，即⽤户通过终端采⽤⼈-机会话的⽅式直接控制程序运⾏，同程序进⾏交互；独占性是指由于系统采⽤时间⽚轮转的办法使⼀台计算机同时为许多终端⽤户服务，因此客观效果是这些⽤户彼此间都感觉不到别⼈也在使⽤这台计算机，好像只有⾃⼰独占计算机⼀样；及时性是指⽤户请求能在很短时间内获得响应。
3、实时操作系统的主要特点是及时性和⾼可靠性。
及时性是指系统能及时响应外部事件的请求，并在规定时间内完成对该事件的处理；⾼可靠性是指系统本⾝要安全可靠，因为像⽣产过程的实时控制、航空订票等实时事务系统，信息处理的延误或丢失往往会带来不堪设想的后果。
计算机操作系统有哪几种分类
计算机操作系统有哪几种分类计算机操作系统是指控制和管理计算机硬件和软件资源的一种软件系统。
根据功能和结构的不同，计算机操作系统可以分为几种分类。
本文将就计算机操作系统的分类进行讨论。
一、单用户操作系统单用户操作系统是指只能同时支持一个用户使用计算机系统的操作系统。
这种操作系统的代表是个人计算机操作系统，如Windows、Mac OS等。
单用户操作系统主要用于个人用户进行办公、娱乐等日常活动，提供了图形界面和用户友好的操作界面。
二、多用户操作系统多用户操作系统是指能够支持多个用户同时使用计算机系统的操作系统。
这种操作系统的代表是服务器操作系统，如Unix、Linux等。
多用户操作系统可以同时处理多个用户的请求，并保证多个用户之间的安全性和隔离性。
三、分时操作系统分时操作系统是指操作系统将计算机的时间分割成多个时间片段，轮流为多个用户提供服务。
分时操作系统可以使多个用户共享计算机系统的资源，实现多用户之间的公平共享和响应速度的提高。
四、实时操作系统实时操作系统是指能够对外界事件做出及时响应的操作系统。
实时操作系统主要用于对时间要求严格的应用，如工业控制、航空航天等。
根据实时性的不同，实时操作系统可以分为硬实时操作系统和软实时操作系统。
五、网络操作系统网络操作系统是指能够支持网络通信和分布式计算的操作系统。
这种操作系统的代表是分布式操作系统，如Amoeba、Plan 9等。
网络操作系统可以连接多个计算机节点，实现资源共享、通信和协同工作。
六、批处理操作系统批处理操作系统是指能够自动化执行一系列作业的操作系统。
这种操作系统的代表是大型机操作系统，如IBM的OS/360。
批处理操作系统可以自动按照事先设定的顺序执行用户提交的作业，提高计算机系统的利用率和效率。
七、分布式操作系统分布式操作系统是指将多个计算机节点组织起来，形成一个统一的操作系统，使其具有分布式计算和资源共享的能力。
这种操作系统的代表是Amoeba、Plan 9等。
操作系统的实时性与响应时间优化
操作系统的实时性与响应时间优化操作系统是一种软件系统，它管理计算机内部的资源并为用户提供运行程序的环境。
实时性和响应时间是操作系统设计中至关重要的因素。
一、实时性概述实时性是指系统对输入信号或事件作出响应的时间特性。
在实时应用中，时间是一个关键的因素，因为快速响应对于保证应用的正确性是至关重要的。
实时应用广泛应用于航空航天、核能、医疗仪器、交通控制等领域，因此操作系统需要满足实时性的要求。
二、实时性分类1. 硬实时系统：对输入事件必须在严格的预定时间内作出精确的响应。
任何缺乏及时响应的事件都将导致系统故障或危险的后果。
2. 软实时系统：对输入事件的响应有一定的限制，但不会导致灾难性的后果。
软实时系统允许在一定时间范围内产生误差，但要求尽快完成任务。
三、实时性优化策略为了提高操作系统的实时性能，以下是一些常见的优化策略：1. 实时调度算法优化：实时系统中，调度算法需要高效、稳定、精确地决定每个任务的优先级和执行顺序。
常用的实时调度算法包括最早截止时间优先（EDF）、最紧迫任务优先（RM）、循环调度算法等。
通过选择适当的调度算法和优化调度策略，可以提高操作系统的实时性能。
2. 响应时间预测与分析：在实时应用中，对任务的响应时间有严格的要求。
因此，预测和分析任务响应时间是实时系统设计的重要一步。
通过对任务的分析和建模，可以明确任务的执行时间、阻塞时间等，进而确定系统的响应时间。
3. 中断处理优化：实时系统中，中断是常见的事件处理机制。
为了提高实时性，需要对中断处理进行优化。
合理设置中断处理的优先级、中断处理程序的开销以及中断处理的方式等，可以有效提高系统的实时性。
4. 资源管理与分配策略：资源管理与分配对实时系统的实时性具有重要影响。
合理分配和管理CPU、内存、IO等资源，避免资源争用和死锁，可以提高系统的实时性和稳定性。
5. 系统性能监测与调优：定期监测系统的性能指标，并进行相应的调优是提高实时性的有效手段。
实时操作系统(RTOS)培训
实时操作系统(RTOS)培训实时操作系统 (RTOS) 培训1、简介1.1 RTOS 的定义1.2 RTOS 的优势和应用领域2、RTOS 架构2.1 硬件抽象层 (HAL)2.2 内核 (Kernel)2.3 任务管理器 (Task Manager)2.4 时钟管理器 (Clock Manager)2.5 中断管理器 (Interrupt Manager)2.6 设备驱动程序 (Device Drivers)3、RTOS 任务管理3.1 任务的创建和销毁3.2 任务的优先级和调度3.3 任务间的通信和同步3.4 任务的堆栈管理3.5 任务的状态和状态转换4、RTOS 时钟管理4.1 时间片轮转调度算法4.2 周期性任务和定时器4.3 外部中断和时钟中断的处理4.4 时钟精度和延迟的优化策略5、RTOS 中断管理5.1 中断的优先级和处理5.2 中断的嵌套和屏蔽5.3 多线程中断处理5.4 异步事件和中断处理6、RTOS 设备驱动程序开发6.1 设备驱动程序的原理6.2 设备驱动程序的接口和功能 6.3 设备驱动程序的开发流程 6.4 设备驱动程序的调试和优化7、附录附件一、实例代码附件二、示意图附录：1、本文档涉及附件：附件一、实例代码 - 包含本文档中提到的示例代码的详细代码清单。
附件二、示意图 - 包含本文档中提到的示意图的详细图示。
2、本文所涉及的法律名词及注释：2.1 RTOS - 实时操作系统（RTOS）是一种专为实时应用设计的操作系统，具有高可靠性和响应性。
2.2 HAL - 硬件抽象层（HAL）是一种软件层，用于在RTOS和底层硬件之间提供接口和抽象。
2.3 内核 - 内核是RTOS的核心部分，负责管理任务、内存、中断等关键系统资源。
2.4 任务管理器 - 任务管理器负责任务的创建、销毁、调度和通信等任务管理功能。
2.5 时钟管理器 - 时钟管理器负责时钟的管理，包括调度时间片、处理定时器、处理中断等功能。
实时操作系统
College of Electronics & Information Engineering
10.1.2
嵌入式实时操作系统技术特点
软实时仅要求对事件的响应是实时的， 但是不限定该任务的完成时间； 硬实时不仅要求对任务的实时响应， 还规定该任务在规定的时间周期内完成对 事件的处理。 嵌入式操作系统应当具有多任务和基于优先级的任务调度能力， 优化的资源 管理、时钟服务和中断服务。
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嵌入式实时操作系统的主要技术特性
（１） 内核的占先特性。当系统时间响应很重要时， 要使用占先式内核。 （２） 调度策略。 · 选择基于优先级调度的算法足以满足准实时系统的要求， 而且可以提供高 速的响应和大的系统吞吐率； · 如果两个或两个以上任务有同样优先级， 通常用时间片轮转法进行调度； · 硬实时系统则需要使用调度方式简单， 反应速度快的实时调度算法。 （３） 任务优先级分配方法。 （４） 时间的可确定性。 系统服务的执行时间不依赖于应用程序任务的多少。系统完成某个确定任务的时 间是可预测的。
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10.1.1
基本概念
嵌入式应用技术包括嵌入式硬件和嵌入式软件两部分。嵌入式软件包括操作 系统软件与应用软件。 嵌入式系统的基本特点是： 高效、强壮； 没有复杂的用户接口； 具有实时和 多任务支持、特别是部件特性。 嵌入式操作系统（embedded operating system ， EOS） 具有普通操作系 统的 基本特征， 还具有专门应用系统的技术特点： 高效和高可靠性、有小的和可以 剪裁的系统内核、一般是固化存储的； 较强的实时性、支持多任务与多进程、 能够提供各种设备驱动、提供友好的图形界面、提供TCP／IP 等多种网络协议。 嵌入式操作系统也应当提供在线或离线的开发系统和仿真调试工具。 实时操作系统（real time operating system ， RTOS） 是具有高度实时性 的 操作系统。和通用操作系统不同， 实时操作系统能够以短而确定的任务级响应 时间， 完成任务的切换， 所以主要应用于过程控制、数据采集、通信和多媒体 信息处理等对时间敏感的场合。
几种嵌入式实时操作系统的分析与比较
⼏种嵌⼊式实时操作系统的分析与⽐较VxWorks、µClinux、µC／OS-II和eCos是4种性能优良并被⼴泛应⽤的实时操作系统。
本⽂通过对这4种操作系统的主要性能进⾏分析与⽐较，归纳出它们的选型依据和适⽤领域。
1 4种操作系统的介绍(1)VxWorksVxWorks是美国WindRiver公司的产品，是⽬前嵌⼊式系统领域中应⽤很⼴泛，市场占有率⽐较⾼的嵌⼊式操作系统。
VxWorks实时操作系统由400多个相对独⽴、短⼩精悍的⽬标模块组成，⽤户可根据需要选择适当的模块来裁剪和配置系统；提供基于优先级的任务调度、任务间同步与通信、中断处理、定时器和内存管理等功能，内建符合POSIX(可移植操作系统接⼝)规范的内存管理，以及多处理器控制程序；并且具有简明易懂的⽤户接⼝，在核⼼⽅⾯甚⾄町以微缩到8 KB。
(2) µC／OS-IIµC／OS-II是在µC-OS的基础上发展起来的，是美国嵌⼊式系统专家Jean J．Labrosse⽤C语⾔编写的⼀个结构⼩巧、抢占式的多任务实时内核。
µC／OS-II 能管理64个任务，并提供任务调度与管理、内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务等功能，具有执⾏效率⾼、占⽤空间⼩、实时性能优良和可扩展性强等特点。
(3)µClinuxµClinux是⼀种优秀的嵌⼊式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字⾯意思看是指微控制Linux。
同标准的Linux相⽐，µClinux的内核⾮常⼩，但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强⼤的⽹络功能、出⾊的⽂件系统⽀持、标准丰富的API，以及TCP／IP⽹络协议等。
因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务的实现需要⼀定技巧。
(4)eCoseCos(embedded Configurable operating system)，即嵌⼊式可配置操作系统。
RTEMS实时操作系统
ＲＴＥＭＳ 支 持 包 括 Ａ２９ｋ 、ＡＲＭ、１３８６ 、 Ｍ６８ｋ 、ＭＩＰＳ、ＰＰＣ、Ｓｐａｒｃ 等 各 种 体 系 结 构 。
嵌入式实时操作系统是嵌入式系统 的软件核心， 对嵌入式系统的性能起着 决定性作用。本文将对笔者所选择的 ＲＴＯＳ （ＲＴＥＭＳ 操 作 系 统 ）与 其 它 当 前 流 行 并已成功应用的实时操作系统进行比 较 ， 列 举 ＲＴＥＭＳ 操 作 系 统 相 对 于 其 它 ＲＴＯＳ 的 优 缺 点 及 选 择 ＲＴＥＭＳ 的 一 些 理 由。
１ ＲＴＥＭＳ 的特征
ＲＴＥＭＳ 是 为 与 目 标 硬 件 相 关 、 结 构 简单的嵌入式系统而设计开发的实时操 作系统。它为用户应用提供一系列资源 管理的执行接口， 从而大大加快应用程 序 相 关 功 能 的 开 发 速 度 。与 其 它 ＲＴＯＳ 普 遍 采 用 技 术 一 样 ， ＲＴＥＭＳ 也 是 基 于 微 内 核思想。它将主要的内核功能构建成一 个 小 的 执 行 体 核 心 （ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ ｃｏｒｅ） 之 中 ， 而将其它的附加功能作为包裹在内核外 部执行体层。应用可以根据目标系统的 需求配置、编译和链接所需要的相应资 源（包 括 其 相 应 的 管 理 模 式）。
２ Ｒ ＴＥＭＳ 与 其 它 实 时 操 作 系 统 的比较
笔 者 将 从 ３ 个 方 面 对 ＲＴＥＭＳ 与 其 它 实时操作系统作比较， 首先考虑的是各 个操作系统的文档可用性和易开发性， 其次分析各个系统所提供的特征， 最后 从中断延迟和上下文切换等性能参数的 角 度 对 各 处 ＲＴＯＳ 作 比 较 ， 用 于 比 较 的 是 两个极具代表性的实时操作系统， 一个 是在嵌入式领域应用最为广泛、最为成 功 的 商 业 产 品 ＶｘＷｏｒｋｓ ； 另 一 个 则 是 很 受 欢 迎 的 源 代 码 开 放 的 ＲＴＯＳ－ ＲＴＬｉｎｕｘ。