理论教育 实时系统比较及其应用场景探究

实时系统比较及其应用场景探究

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:因此限制了这类实时操作系统的应用,即多用于一些嵌入式的控制系统中。基于Linux的实时操作系统 Linux本身并不具有较好的硬实时性能,但它是一种源代码开放的操作系统。RTLinux是一个能运行在多种硬件平台上的32位硬实时系统,巨具有优良的实时性能和稳定性。并巨这类产品经过了OMAC工作组严格的实时测试,结果表明,它们的实时性能完全满足了数控系统的要求[74]。

实时系统比较及其应用场景探究

常见的实时操作系统有以下几种。

(1)DOS操作系统 DOS操作系统是典型的单进程、单线程的单任务实时系统;只能进行单任务编程,人机交互和网络功能差,巨缺乏技术支持。

(2)嵌入式操作系统 嵌入式实时系统,如Wind River System的VxWorks、QNX Software Systems的QNX、CMX System的CMX、Microsoft公司的Windows CE等,在工业控制领域应用较广泛,巨实时性能能满足硬实时控制系统的要求[70-72]。这类实时操作系统的应用总是结合上位机构成双CPU系统协调工作。上位机操作系统中主要完成一些非实时或弱实时任务,而实时操作系统则专注于实现实时要求高的任务。因此限制了这类实时操作系统的应用,即多用于一些嵌入式的控制系统中。同时这类系统提供的开发环境单一、支持工具较少,以及不具备很好的兼容性等特点,也就影响了其在开放式控制系统开发中的应用。

(3)基于Linux的实时操作系统 Linux本身并不具有较好的硬实时性能,但它是一种源代码开放的操作系统。因此开发人员在获得Linux操作系统源代码的基础上,对其代码进行适当的修改,形成满足一定硬实时性的操作系统软件。目前基于Linux的实时操作系统有FSMLabs公司的RTLinux,LynuxWorks公司的LynxOS和Biue Cat Linux,以及MontaVistaSoftware的Hard Hat Linux。RTLinux是一个能运行在多种硬件平台上的32位硬实时系统,巨具有优良的实时性能和稳定性。目前,国内一些研究机构也采用这种软件平台开发自己的控制器[73]。但是这类操作系统安全性能不能完全得到保证,也不能支持多数的硬件系统,巨目前基于Linux的软件资源还不够丰富。

(4)Windows实时扩展操作系统 WindoWs凭借其Win32API的广泛应用及开放的体系结构成为工业控制中操作系统较为理想的候选者。但是这个系列的操作系统(Windows NT/2000/XP)实时性能较差,其中断响应时间延时高达1~2s,根本就不能满足数控系统的实时响应要求。因此许多软件开发商开发了针对Windows的实时扩展,诸如美国VenturCom公司的RTX、TenAsys公司的Intime、Nematron公司的Hyper Kernei。它们都在保全Windows原有功能的基础上,提供优异的实时性能。并巨这类产品经过了OMAC工作组严格的实时测试,结果表明,它们的实时性能完全满足了数控系统的要求[74]。(www.daowen.com)

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图2-1 Windows+RTX示意图

RTX[75]是内置于Windows的实时操作系统,可以认为是Windows的一个子系统RTSS(Reai-Time Subsystem),如图2-1所示,它不影响Windows的原有功能,却增强了其实时性能。实际上,Ventur Com公司获得了Windows的源代码,对其硬件抽象层HAL进行了实时扩展。该实时硬件抽象扩展层隔离了RTSS和Windows之间的中断,RTSS进程运行时Windows的中断被屏蔽,但Windows不能屏蔽RTSS管理的中断。在单CPU的情况下,所有RTSS线程的优先级高于所有Windows线程优先级(包括Windows管理的中断和延迟过程调用DPCs)。RTX还可以保证任意线程的最差响应时间为50μs。

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