第一節 ：什么是RTOS？

實時操作系統（RTOS）是一種可運行實時計算應用程序的軟件平臺，用于處理具有明確時間約束的事件和數據。與通用操作系統（GPOS）不同，RTOS必須在有限的硬件資源上調度應用程序之間的處理和數據共享。通常，這些應用程序在幾微秒內響應輸入，并在內存小于1MB的小型嵌入式設備上運行。在本節中，您將詳細了解什么是RTOS以及RTOS類型和架構。

RTOS定義

RTOS管理處理器資源，包括處理器周期、內存、外設和中斷。嵌入式開發人員通常在應用程序有實時要求或內存限制，使得桌面操作系統不適合的情況下使用RTOS。

RTOS的5個特性

? 確定性：如果給定的輸入始終產生相同的輸出，則RTOS是確定性的，通常是通過代碼遵循相同的控制路徑。

? 最小的占用空間：RTOS的安裝和運行占用空間很小，可在資源受限的平臺上運行。

? 最小延遲：RTOS對外部事件的響應速度很快，通常在幾分之一秒內執行任務。

? 并發性：RTOS同時執行多個作業，使用調度器來避免資源爭用。

? 安全和保障：雖然不是必需的，但許多RTOS都包含功能安全和信息安全功能，并且已經過預認證，以證明支持行業最佳實踐。

RTOS類型

按響應級別分類的RTOS有三種類型。它們用于不同類型的嵌入式系統：

? 硬實時RTOS（hard RTOS）用于具有嚴格時間要求的系統，在這些系統中，任務必須在保證的時間范圍內完成，以確保正常運行。案例包括汽車巡航控制和鐵路信號系統。

? 堅定的RTOS（firm RTOS）用于具有必須滿足的最后期限和可以容忍偶爾失誤的任務組合的系統中。例子包括機器人裝配線和電信網絡。

? 軟實時（soft RTOS）RTOS用于在滿足任務期限方面具有靈活性的系統，例如機上娛樂和語音聊天應用程序。

RTOS架構

RTOS架構往往分為兩類：單片內核（monolithic kernel）和微內核（microkernel）。單片內核RTOS將所有操作系統組件和操作進程都包含在相同的內存空間中，從而加快了操作速度。微內核RTOS將核心功能與特定于應用程序的功能分開存放，從而促進模塊化、容錯性和安全性。

作者簡介：

自1990年以來，Bill lamie親自設計、開發和銷售了三種成功的商業RTOS產品——Nucleus RTX、Nucleus PLUS和ThreadX，后兩者在當今市場上仍然活躍。他的RTOS現在運行在超過25億臺嵌入式設備中，包括市場領先的消費品，如蘋果iPhone和惠普的噴墨打印機。Bill還發明并實施了搶占門限，這是一種在管理關鍵資源時消除不必要的上下文切換的新方法， 最近Bill Lamie創建了PX5 RTOS，開始新的RTOS創業創新旅程。

麥克泰技術是PX5 RTOS在中國的代理商，麥克泰技術具有超過20年嵌入式實時操作系統的市場、服務和培訓經驗，積極推進預認證的功能安全RTOS在汽車和工業領域的應用。