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Tornado VxWorks 培训 实时系统概念 实时系统是对外来事件在限定时间内能做出反应的系统。 指标 响应时间 Response Time 生存时间 Survival Time 吞吐量 Throughput 实时系统与普通系统 在实时计算中，系统的正确性不仅仅依赖于计算的逻辑结果而且依赖于结果产生的时间 对于实时系统来说最重要的要求就是实时操作系统必须有满足在一个事先定义好的时间限制中对外部或内部的事件进行响应和处理的能力 此外作为实时操作系统还需要有效的中断处理能力来处理异步事件和高效的I/O能力来处理有严格时间限制的数据收发应用 实时系统分类 根据不同的分类方法可以分为几种。 方法一是分为周期性的和非周期性的（periodic和aperiodic） 方法二是分为硬实时和软实时（hard real_time和soft real_time） 专用系统和开放系统 集中式系统和分布式系统 实时多任务操作系统与分时多任务操作系统  分时操作系统，软件的执行在时间上的要求，并不严格，时间上的错误，一般不会造成灾难性的后果。 实时操作系统，主要任务是对事件进行实时的处理，虽然事件可能在无法预知的时刻到达，但是软件上必须在事件发生时能够在严格的时限内作出响应（系统响应时间），即使是在尖峰负荷下，也应如此，系统时间响应的超时就意味着致命的失败。另外，实时操作系统的重要特点是具有系统的可确定性，即系统能对运行情况的最好和最坏等的情况能做出精确的估计。 实时操作系统中的重要概念 系统响应时间(System response time ) 系统发出处理要求到系统给出应答信号的时间。 任务换道时间(Context-switching time) 是任务之间切换而使用的时间。 中断延迟(Interrupt latency ) 是计算机接收到中断信号到操作系统作出响应，并完成换道转入中断服务程序的时间。 实时操作系统应具有如下的功能 任务管理（多任务和基于优先级的任务调度） 任务间同步和通信（信号量和共享内存等） 存储器优化管理（含ROM的管理） 实时时钟服务 中断管理服务 硬实时、软实时(一) 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 软实时则没有那么严，只要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可 对于软实时系统基于优先级调度的调度算法可以满足要求，提供高速的响应和大的系统吞吐率；而对于硬实时系统则完成timely response是必须的。这两类系统的区别在于调度算法。 实时操作系统是保证在一定时间限制内完成特定功能的操作系统。例如，可以为确保生产线上的机器人能获取某个物体而设计一个操作系统。在“硬”实时操作系统中，如果不能在允许时间内完成使物体可达的计算，操作系统将因错误结束。在“软”实时操作系统中，生产线仍然能继续工作，但产品的输出会因产品不能在允许时间内到达而减慢，这使机器人有短暂的不生产现象。 硬实时、软实时(二) 软实时的RTOS一般应用在消费类电子产品,如手持电脑、个人数字助理(PDA)和机顶盒等消费电子类。WinCE。 硬实时的RTOS一般应用于通信、控制和航空航天等实时性强和可靠性高的领域。通信行业使用PSOS、VxWorks、VRTX,航天、航空使用VRTX、VxWorks,工业PC?控制使用QNX?。 实时系统的体系结构设计 实时系统的体系结构必须满足 1.高运算速度 2.高速的中断处理 3.高的I/O吞吐率 4.合理的处理器和I/O设备的拓扑连接 5.高速可靠的和有时间约束的通信 6.体系结构支持的出错处理 7.体系结构支持的调度 8.体系结构支持的操作系统 9.体系结构支持的实时语言特性。 10.系统的稳定性和容错也非常重要 11.还要考虑到实时的分布式应用。 实时进程调度算法(一) 静态的周期性调度 这种调度算法的基本思想是将处理器的时间分为帧。 FIFO 也就是将系统中所有的任务组织成一个队列。先到先服务 优先级队列算法 种算法从FIFO发展而来。给每个任务设定优先级，然后在FIFO中按照优先级排列。这种算法保证了高优先级的任务的完成，但是对于低优先级的任务很可能无法满足时间的正确性。而且对低优先级的任务来说等待的时间是无法预知的。 以上的调度算法都是独占的 即任务运行时，不允许别的任务抢先。完成一个任务后才能完成下一个 实时进程调度算法(二) Rate Monatomic/Pacing算法 此算法是基于静态优先级调度协议的方法。此算法给系统中每个任务设置一个静态的优先级。这个优先级的设定是在计算任务的周期性和任务需要满足的deadline的时间的长短的基础上完成的。周期越短，deadline越紧迫，优先级越高。 Deadline Drive