Sistema Operativo de Tiempo Real
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Sistema Operativo de tiempo real. Son aquellos en los cuales no tiene importancia el usuario, sino los procesos. Por lo general, están subutilizados sus recursos con la finalidad de prestar atención a los procesos en el momento que lo requieran. Se utilizan en entornos donde son procesados un gran número de sucesos o eventos. Algunos ejemplos de Sistemas Operativos de tiempo real son: VxWorks, Solaris, Lyns OS y Spectra.
Sumario
Dónde se utiliza
Muchos Sistemas Operativos de tiempo real son construidos para aplicaciones muy específicas como control de tráfico aéreo, bolsas de valores, control de refinerías, control de laminadores. También en la rama de la automovilística y de la electrónica de consumo, las aplicaciones de tiempo real están creciendo muy rápidamente.
Otros campos de aplicación de los Sistemas Operativos de tiempo real son los siguientes:
- Control de trenes.
- Telecomunicaciones.
- Sistemas de fabricación integrada.
- Producción y distribución de energía eléctrica.
- Control de edificios.
- Sistemas multimedia.
Características
- Se dan en entornos en donde deben ser aceptados y procesados gran cantidad de sucesos, la mayoría externos al sistema computacional, en breve tiempo o dentro de ciertos plazos.
- Se utilizan en control industrial, conmutación telefónica, control de vuelo, simulaciones en tiempo real., aplicaciones militares, etc.
- Objetivo es proporcionar rápidos tiempos de respuesta.
- Procesa ráfagas de miles de interrupciones por segundo sin perder un solo suceso.
- Proceso se activa tras ocurrencia de suceso, mediante interrupción.
- Proceso de mayor prioridad expropia recursos.
- Por tanto generalmente se utiliza planificación expropiativa basada en prioridades.
- Gestión de memoria menos exigente que tiempo compartido, usualmente procesos son residentes permanentes en memoria.
- Población de procesos estática en gran medida.
- Poco movimiento de programas entre almacenamiento secundario y memoria.
- Gestión de archivos se orienta más a velocidad de acceso que a utilización eficiente del recurso.
Procesador
Este tipo de sistemas operativos no es necesariamente eficiente en el sentido de tener una capacidad de procesamiento alta. El algoritmo de programación especializado, y a veces una tasa de interrupción del reloj alta pueden interferir en la capacidad de procesamiento. Aunque para propósito general un procesador moderno suele ser más rápido, para programación en tiempo real deben utilizarse procesadores lo más predecibles posible, sin paginación. Todos estos factores en un procesador añade una aleatoriedad que hace que sea difícil demostrar que el sistema es viable, es decir, que cumpla con los plazos de tiempo para la ejecución de las tareas y la atención de los servicios o interrupciones. Un sistema operativo de tiempo real puede ser implementado en microcontroladores o procesadores digitales de señal "DSP's", así, se pueden desarrollar aplicaciones embebidas en diferentes áreas de la electrónica.
Diseño
Hay dos diseños básicos:
- Un sistema operativo guiado por eventos sólo cambia de tarea cuando un evento necesita el servicio.
- Un diseño la compartición de tiempo cambia de tareas por interrupciones del reloj y por eventos.
El diseño de compartición de tiempo gasta más tiempo de la UCP en cambios de tareas innecesarias. Sin embargo, da una mejor ilusión de multitarea. Normalmente se utiliza un sistema de prioridades fijas. Uno de los algoritmos que suelen usarse para la asignación de prioridades es el Rate-Monotonic Schedule. Si el conjunto de tareas que tenemos es viable con alguna asignación de prioridades fijas, también es viable con el Rate-Monotonic Schedule, donde la tarea más prioritaria es la de menor periodo. Esto no quiere decir que si no es viable con Rate-Monotonic Schedule no sea viable con asignaciones de prioridad variable. Puede darse el caso de encontrarnos con un sistema viable con prioridades variables y que no sea viable con prioridades fijas.
Memoria
Hay dos problemas con el reparto de la memoria en SOTR (sistemas operativos en tiempo real). El primero, la velocidad del reparto es importante. Un esquema de reparto de memoria estándar recorre una lista conectada de longitud indeterminada para encontrar un bloque de memoria libre; sin embargo, esto no es aceptable ya que el reparto de la memoria debe ocurrir en un tiempo fijo en el SOTR.
En segundo lugar, la memoria puede fragmentarse cuando las regiones libres se pueden separar por regiones que están en uso. Esto puede provocar que se pare un programa, sin posibilidad de obtener memoria, aunque en teoría exista suficiente memoria. Una solución es tener una lista vinculada LIFO de bloques de memoria de tamaño fijo. Esto funciona asombrosamente bien en un sistema simple. La paginación suele desactivarse en los sistemas en tiempo real, ya que es un factor bastante aleatorio e impredecible, que varía el tiempo de respuesta y no nos permite asegurar que se cumplirán los plazos, debido al trasiego de páginas de memoria con un dispositivo de almacenamiento.
Comunicaciones
Para las comunicaciones se suelen usar conexiones o redes deterministas CAN bus o puertos serie, ya que las redes más usuales, como Ethernet son indeterministas y no pueden garantizarnos el tiempo de respuesta. El sistema CAN bus es utilizado para la interconexión de dispositivos electrónicos de control (ECU) en los vehículos.
