Reaaliaikainen käyttöjärjestelmä
Reaaliaikainen käyttöjärjestelmä (engl. Real-time operating system, RTOS) on käyttöjärjestelmätyyppi, joka noudattaa reaaliaikaisuuden vaatimuksia toiminnallisten vaatimuksien lisäksi.[1] Reaaliaikainen käyttöjärjestelmän tavoitteisiin kuuluu aikarajan deterministinen noudattaminen.[1]
Vaatimukset voidaan jakaa kahteen kategoriaan:[2][3]
- pehmeä (soft real-time), palvelun laadun heikkeneminen kuten audiotoiston pätkiminen
- kova (hard real-time), täysi epäonnistuminen kuten sydämentahdistimen epäonnistuminen
Lisäksi toisinaan käytetään termiä jämäkkä (firm real-time) kun seuraukset eivät ole katastrofaalisia, mutta tulokset eivät ole toivottuja kuten tehtaan tuotantolaadun heikkeneminen.[4]
Keskeinen suunnittelukohta on vaatimus vasteajan noudattamisesta: ajassa, jossa toiminnon on joko onnistuttava tai epäonnistuttava (deadline). Reaaliaikaisen järjestelmän ei tarvitse olla nopea, mutta sen on oltava luotettava ja reagoitava aina tietyn aikarajan sisällä.
Reaaliaikaiset järjestelmät vaativat takeen (guarantee) vasteajasta: tavallinenkin järjestelmä voi toimia aikarajan sisällä mutta se ei välttämättä ole taattua.
Esimerkkejä käyttökohteesta voivat olla Fly-by-wire järjestelmä ja lukkiutumattomat jarrut (ABS).
Toteutustapoja muokkaa
Toteutustavat voidaan jakaa kahteen kategoriaan:
- tapahtumapohjainen (event-driven)
- aikajakava (time sharing, round-robin)
Aikajakavajärjestelmä voi olla tasaisempi moniajon kannalta, mutta voi käyttää enemmän resursseja kuin tarpeen mikäli järjestelmä käyttää paljon aikaa odottamiseen.
Viestimekanismit muokkaa
Asynkroninen viestien välitys ja käsittely on menetelmä, jota voidaan käyttää kun halutaan varmistaa että haluttu toiminto ei pysäytä tehtävän suorittamista.[3]
Menetelmä tarkoittaa usein erillisiä säikeitä eri tehtäville.
Synkronointi muokkaa
Synkronointi reaaliaikaisten käyttöjärjestelmien yhteydessä tyypillisesti tarkoittaa hallittua jaetun muistiosion käsittelyä.[3] Koska sovellukset ovat tässä käyttöympäristössä luotettuja niille sallitaan laitteistokeskeytyksien kytkeminen pois päältä suojatun alueen ajaksi.[3] Tarkoitukseen on myös kehitetty lukottomia menetelmiä.[5]
Osiointi muokkaa
- Pääartikkeli: DO-178B
Tehtävät osioidaan kriittisestä vähemmän kriittiseen siten, että alemman kriittisyystason epäonnistuminen ei voi keskeyttää korkeamman kriittisyystason tehtäviä. Menetelmää käytetään ilmailun ohjelmistojen toteuttamisessa.
Voidaan myös vaatia formaalia todistetta ohjelmakoodin oikeellisuudesta ja kaikkien syötteiden ja tilojen huomioimisesta toteutuksen toiminnassa.
Standardeja muokkaa
Reaaliaikakäyttöjärjestelmiä koskevia standardeja:[6]
- POSIX, etenkin RT-POSIX -laajennus
- OSEK/VDX, autoteollisuus
- ARINC-APEX, ARINC 653, ilmailu
- MICRO-ITRON, Industrial TRON, pienet sulautetut järjestelmät
Reaaliaikakäyttöjärjestelmiä muokkaa
Katso myös muokkaa
Lähteet muokkaa
- ↑ a b Real-Time Operating Systems (RTOS) 101 (PDF) NASA. Viitattu 30.11.2017.
- ↑ Roscoe, Timothy: The Structure of a Multi-Service Operating System people.inf.ethz.ch. Viitattu 20.2.2017.
- ↑ a b c d Khushu, Sanjeev & Simmons, Johnathan: Scheduling and Synchronization in Embedded Real-Time Operating Systems (PDF) cseweb.ucsd.edu. Viitattu 20.2.2017.
- ↑ Basic Classifications of Real-Time Operating Systems intervalzero.com. Arkistoitu 27.2.2020. Viitattu 27.2.2020. (englanniksi)
- ↑ Hyeonjoong Cho & Binoy Ravindran & E. Douglas Jensen: Lock-Free Synchronization for Dynamic Embedded Real-Time Systems (PDF) ssrg.ece.vt.edu. Viitattu 26.10.2019. (englanniksi)
- ↑ Buttazzo, Giorgio C.: Hard Real-Time Computing Systems, s. 419. Third Edition. Springer, 2011. ISBN 978-1-4614-0675-4.
Aiheesta muualla muokkaa
- The Open Group Base Specifications (englanniksi)
