Операционные системы реального времени

Реферат на тему: «Операционная система реального времени FreeRTOS»

Операционная система реального времени FreeRTOSОперационная система реального времени — тип операционной системы, основное назначение которой — предоставление необходимого и достаточного набора функций для проектирования, разработки и функционирования систем реального времени на конкретном аппаратном оборудовании.Реальное время в операционных системах — это способность операционной системы обеспечить требуемый уровень сервиса в определённый промежуток времени.Операционные системы реального времени (ОСРВ(RTOS)) предназначены для обеспечения интерфейса к ресурсам критических по времени систем реального времени. Основной задачей в таких системах является своевременность (timeliness) выполнения обработки данных.FreeRTOS — многозадачная операционная система реального времени (ОСРВ) для встраиваемых систем. Портирована на несколько микропроцессорных архитектур.FreeRTOS была разработана компанией Real Time Engineers Ltd. специально для встраиваемых систем. На момент написания статьи (версия FreeRTOS 6.1.0) ОС официально поддерживает 23 архитектуры и 57 платформ (в подавляющем большинстве — микроконтроллеры). В течение 2008 и 2009 годов произошло более 77 500 загрузок FreeRTOS с официального сайта, что делает ее одной из самых популярных ОСРВ на сегодня. Бóльшая часть кодаFreeRTOS написана на языке Си, ассемблерные вставки минимального объема применяются лишь там, где невозможно применить Си из‑за специфики конкретной аппаратной платформы.Основные характеристики FreeRTOS:Планировщик FreeRTOS поддерживает три типа многозадачности:вытесняющую;кооперативную;гибридную.Размер ядра FreeRTOS составляет всего 4–9 кбайт, в зависимости от типа платформы и настроек ядра.FreeRTOS написана на языке Си (исходный код ядра представлен в виде всего лишь четырех Си‑файлов).Поддерживает задачи (tasks) и сопрограммы (co‑routines). Сопрограммы специально созданы для МК с малым объемом ОЗУ.Богатые возможности трассировки.Возможность отслеживать факт переполнения стека.Нет программных ограничений на количество одновременно выполняемых задач.Нет программных ограничений на количество приоритетов задач.Нет ограничений в использовании приоритетов: нескольким задачам может быть назначен одинаковый приоритет.Развитые средства синхронизации «задача – задача» и «задача – прерывание»:очереди;двоичные семафоры;счетные семафоры;рекурсивные семафоры;мьютексы.Мьютексы с наследованием приоритета.Поддержка модуля защиты памяти (Memory protection unit, MPU) в процессорах Cortex‑M3.Поставляется с отлаженными примерами проектов для каждого порта и для каждой среды разработки.FreeRTOS полностью бесплатна, модифицированная лицензия GPL позволяет использовать FreeRTOS в проектах без раскрытия исходных кодов.Документация в виде отдельного документа платная, но на официальном сайте в режиме on‑line доступно исчерпывающее техническое описание на английском языке.Работа планировщика FreeRTOS в режиме вытесняющей многозадачности имеет много общего с алгоритмом переключения потоков в современных ОС общего назначения. Вытесняющая многозадачность предполагает, что любая выполняющаяся задача с низким приоритетом прерывается готовой к выполнению задачей с более высоким приоритетом. Как только задача выполнила свои действия, она завершает свою работу или переходит в состояние ожидания, и управление снова получает задача с низким приоритетом. Переключение между задачами осуществляется через равные кванты времени работы планировщика, то есть высокоприоритетная задача, как только она стала готова к выполнению, ожидает окончания текущего кванта, после чего управление получает планировщик, который передает управление высокоприоритетной задаче.Таким образом, время реакции FreeRTOS на внешние события в режиме вытесняющей многозадачности — не больше одного кванта времени планировщика, который можно задавать в настройках. По умолчанию он равен 1 мс.

Список использованной литературы

Зыль С. Операционная система реального времени: от теории к практике. — СПб.: БХВ-Петербург, 2014.Курниц А. FreeRTOS — операционная система для микроконтроллеров // Компоненты и технологии. 2011.http://ru.wikipedia.org/wiki/FreeRTOS.