RTOS 대 GPOS:전체 가이드

이 현대 시대에 우리는 운영 체제가 필요한 많은 소프트웨어 및 하드웨어 솔루션을 보았습니다. 운영 체제는 이러한 장치가 원활하게 실행되고 수많은 다른 작업을 처리하는 데 도움이 됩니다. 그러나 전자 애호가로서 프로젝트에 필요한 운영 체제 유형에 대한 더 많은 통찰력이 필요할 것입니다. 고맙게도 필요한 것이 있습니다. 이 기사에서는 RTOS 대 GPOS, 비교 및 ​​다양한 유형의 애플리케이션에 대한 모든 것을 찾을 수 있습니다. 또한 이러한 운영 체제에 대해 더 알고 싶으시다면 바로 찾아오셨습니다.

준비가 된? 시작하겠습니다.

범용 운영 체제(GPOS)

GPOS는 많은 수의 프로세스를 관리하고 처리량이라고 부르는 단위 시간당 실행을 완료할 수 있는 운영 체제입니다. 때때로 범용 OS는 5개 또는 6개의 낮은 우선순위 프로세스를 실행하기 위해 높은 우선순위 스레드의 실행을 지연합니다.

컴퓨터 워크스테이션

따라서 필요한 높은 처리량을 달성하기 위해 하나의 높은 우선 순위 프로세스를 실행하는 대신 5개의 낮은 우선 순위 작업을 제공합니다. 즉, 여러 개의 낮은 우선 순위 작업이 실행을 위해 대기 중인 경우 GPOS는 이러한 작업을 먼저 실행하도록 허용하여 높은 처리량을 유지합니다.

이제 대부분의 범용 운영 체제는 공정성 정책을 사용하여 프로세스와 스레드를 CPU로 전달합니다.

또한 이 정책을 통해 GPOS는 데스크탑 및 서버 애플리케이션이 효율적으로 작동하는 데 필요한 전반적인 높은 출력을 제공할 수 있습니다.

그러나 우선 순위가 높은 작업이나 시간이 중요한 스레드가 우선 순위가 낮은 스레드보다 먼저 실행된다는 보장은 없습니다. 따라서 범용 운영 체제는 동시에 여러 작업을 수행하는 장치에 더 잘 작동합니다.

개인용 컴퓨터(PC)

실시간 운영 체제(RTOS)

반면에 RTOS는 시간이 중요한 애플리케이션을 고정밀도로 처리하는 설계를 가지고 있습니다. 운영 체제가 이 범주에 속하려면 수행하는 각 중요 작업에 대해 최대 기간이 있어야 합니다. 즉, 시간 제한이 있는 시스템입니다.

실시간 운영 체제는 상당히 복잡합니다. 하지만 걱정하지 마세요. 분해해 드리겠습니다. RTOS에는 스케줄러, RTOS 서비스, 동기화 및 메시징의 세 가지 기본 기능이 있습니다.

스케줄러

스케줄러에는 세 가지 상태가 있습니다. 첫 번째는 필요할 때 실행 상태로 전환할 수 있는 준비 작업에 적용되는 실행 준비 상태입니다. 두 번째는 작업이 실행 중일 때 적용되는 실행 상태입니다. 마지막으로 차단된 상태는 작업을 실행할 수 없고 차단된 상태로 전송되는 경우입니다.

또한 다음과 같은 세 가지 유형의 스케줄링 기술이 있습니다.

선제적 작업 스케줄링 방식/우선순위 기반 스케줄링

선점형 스케줄링 기술은 우선순위 종속 시간 할당을 포함합니다. 여기에서 각 작업에 고유한 우선 순위 수준을 할당할 수 있습니다.

협력 일정

여기에서 각 작업에 고정 슬롯을 할당할 수 있습니다. 그러나 태스크가 실행을 완료하지 않으면 생성된 데이터를 잃어버리고 다음 차례를 기다리게 됩니다.

마지막으로 커널은 태스크 생성, 태스크 우선순위 변경, 태스크 상태 변경, 태스크 삭제를 처리합니다.

RTOS 서비스

모든 운영 체제의 중심에는 커널이 있습니다. 커널은 운영 체제의 리소스를 관리하고 할당하는 역할을 합니다. 그러나 작업이 항상 CPU의 관심을 끌 수는 없으므로 커널은 시간 서비스, 입출력 서비스, 인터럽트 처리 서비스, 메모리 관리 서비스 및 장치 관리 서비스와 같은 다른 서비스를 제공해야 합니다.

커널 다이어그램

메시징 및 동기화

메시징 기능은 RTOS가 작업 간에 다른 시스템과 통신할 수 있는 방법을 제공합니다. 메시징 서비스에는 사서함, 파이프, 메시지 대기열, 이벤트 플래그 및 세마포가 포함됩니다.

사서함, 메시지 대기열 및 파이프는 작업 간에 메시지를 보낼 수 있는 반면 이벤트 플래그는 모든 작업 간 활동을 동기화할 수 있습니다. 또한 세마포는 공유 리소스에 대한 액세스를 동기화할 수 있습니다.

RTOS(실시간 운영 체제) 대 GPOS(범용 운영 체제)

RTOS와 GPOS의 기본적인 차이점은 애플리케이션의 특성입니다(시간이 중요한지 여부 또는 단일 또는 다목적인 경우). 시간이 중요한 시스템의 좋은 예는 자동 입출금기입니다. 사람은 확인 버튼을 누른 후 ATM에서 돈을 받기 위해 4~5초를 기다려야 합니다. 아무도 확인 버튼을 누른 후 5분을 기다리기를 원하지 않습니다.

ATM

반면에 PC는 여러 목적을 가지고 있어 시간이 중요하지 않은 시스템입니다. PC에서 다양한 어플리케이션을 동시에 실행할 수 있습니다. 더군다나 PC나 스마트폰으로 할 수 있는 특별한 시간은 없습니다. 예를 들어 문서를 저장하는 데 몇 초 또는 몇 분이 걸릴 수 있습니다. 그러나 이것은 실행 중인 프로세스 및 작업의 수에 따라 다릅니다.

스마트폰

따라서 범용 운영 체제는 Linux, Windows 등과 같이 시간이 중요하지 않은 애플리케이션 및 시스템에서 작동합니다.

리눅스 시스템

실시간 운영 체제는 UCOS, VxWorks 등과 같이 빠르고 예측 가능한 응답이 필요한 시간이 중요한 애플리케이션에서 작동합니다.

다음은 두 운영 체제 간의 차이점을 추가로 설명하는 범주입니다.

작업 일정

작업 예약 범주에서 GPOS는 우선 순위에 중점을 두지 않습니다. 높은 처리량을 제공하는 방식으로 스케줄링을 처리합니다. RTOS의 경우 스케줄링은 항상 우선 순위에 중점을 둡니다. GPOS와 달리 우선 순위가 높은 모든 프로세스는 우선 순위가 낮은 작업보다 먼저 실행됩니다.

창

지연 문제

GPOS를 괴롭히는 한 가지 주요 문제가 있습니다. 대부분의 GPOS에는 무제한 디스패치 대기 시간이 있습니다. 즉, 예약할 스레드가 많을수록 대기 시간이 늘어납니다. RTOS에는 모든 스레드와 프로세스에 제한된 대기 시간이 있기 때문에 이러한 문제가 없습니다(스레드는 설정된 시간 제한 내에서 실행됩니다).

경제적 및 하드웨어적 요인

RTOS는 자판기나 ATM과 같은 독립 실행형 및 저가형 시스템에서 작동합니다. 또한 RTOS는 GPOS에 비해 작고 가볍습니다. 또한 GPOS는 범용 및 워크스테이션이나 개인용 컴퓨터와 같은 고급 장치에서 작동합니다.

고급 장치

선점형 커널

우선 순위가 높은 프로세스를 먼저 실행할 때 한 가지 주요 문제는 선점형 커널입니다. 따라서 커널이 선점형이 아닌 경우 이 커널의 요청은 실행 중인 다른 모든 프로세스를 즉시 무시합니다. RTOS의 커널은 선점형이지만 GPOS의 커널은 그렇지 않습니다.

즉, GPOS의 높은 우선 순위 프로세스 실행은 커널 호출을 선점할 수 없는 반면 RTOS의 높은 우선 순위 프로세스는 필요한 경우 항상 낮은 우선 순위 작업을 선점하고 커널 호출 외부의 작업을 외부 작업으로 처리합니다. 프로세스.

RTOS 대 GPOS– 임베디드 제품 개발을 위한 RTOS 평가 및 선택

임베디드 시스템의 모든 요구 사항에 맞는 임베디드 RTOS를 평가하기 전에 예상 RTOS가 몇 가지 중요한 기능을 지원하는지 확인하십시오.

작업을 더 쉽게 하기 위해 다음은 중요한 기능에 대한 개요입니다.

RTOS 대 GPOS– 스케줄러

운영 체제의 스케줄러는 OS가 각 작업을 실행해야 하는 시간을 결정하는 의무를 처리합니다. 스케줄러는 사용 가능한 리소스와 우선 순위에 따라 모든 작업을 일시 중단하고 재개할 수 있습니다. 따라서 임베디드 RTOS에는 내장 스케줄러가 있어야 합니다. 이를 통해 RTOS는 작업을 실시간으로 실행할 수 있습니다.

소프트웨어 타이머

이름에서 알 수 있듯이 소프트웨어 타이머를 사용하면 지정된 시간 창 내에서 기능을 실행할 수 있습니다. RTOS용 소프트웨어 타이머를 수동으로 생성하는 것은 쉽지 않거나 권장되지 않으므로 소프트웨어 타이머가 내장된 RTOS를 선택해야 합니다.

RTOS 대 GPOS– 대기 메커니즘

대기열을 사용하면 작업이 정보를 교환할 수 있습니다. 내장된 대기열 메커니즘이 있는 RTOS는 작업 간에 메시지 교환을 가능하게 합니다.

E실행 추적 도구

추적 도구를 사용하면 실시간 시스템의 실시간 동작을 쉽게 관찰할 수 있습니다. 따라서 개발 팀은 오류와 작업 실행을 추적하고 감지할 수 있습니다.

RTOS 대 GPOS – 메모리 부족 공간

RTOS를 MCU 플랫폼에 통합해야 하므로 예상 RTOS는 메모리 풋프린트가 낮아야 합니다. 전체 크기가 MCU 전체 크기의 10%를 넘지 않아야 함을 의미합니다.

RTOS 아키텍처

마무리

간단히 말해서, RTOS와 GPOS는 둘 다 그들을 위해 만들어진 애플리케이션에서 잘 작동합니다. RTOP는 GPOS보다 처리량이 적을 수 있지만 처리량이 낮다는 의미는 아닙니다.

GPOS가 많은 무거운 프로세스를 처리하는 동안 RTOP는 시스템 부하에 비해 처리량으로 더 적은 작업을 처리합니다.

그러나 RTOS의 주요 관심사는 높은 처리량이 아닌 보다 예측 가능한 실행 패턴과 시기적절한 실행을 제공하는 것입니다. 그러나 GPOS의 경우는 반대입니다. 글쎄, GPOS 대 RTOS에 대한 모든 것을 마무리합니다. 의견이나 질문이 있으면 언제든지 저희에게 연락하십시오. 기꺼이 도와드리겠습니다.