रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम (RTOS) और यह कैसे काम करता है?

जब हम ऑपरेटिंग सिस्टम शब्द सुनते हैं, तो हमारे दिमाग में सबसे पहले यह आता है कि लैपटॉप और कंप्यूटर में इस्तेमाल होने वाला ऑपरेटिंग सिस्टम। आम तौर पर, हम विभिन्न प्रकार के ऑपरेटिंग सिस्टम का उपयोग करते हैं जैसे कि विंडोज़ एक्सपी, लिनक्स, उबंटू, विंडोज 7,8.8.1, और 10. स्मार्टफ़ोन में, ऑपरेटिंग सिस्टम किटकैट, जेलीबीन, मार्शमॉलो और नूगाट जैसे हैं। एक डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस में, किसी प्रकार का ऑपरेटिंग सिस्टम होता है जिसे विकसित किया जाता है माइक्रोकंट्रोलर कार्यक्रम । वहां विभिन्न प्रकार के ऑपरेटिंग सिस्टम माइक्रोकंट्रोलर के लिए विकसित करने के लिए, लेकिन यहां हमने वास्तविक समय ऑपरेटिंग सिस्टम पर चर्चा की है।

एक रियल टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम क्या है?

आरटीओएस एक ऑपरेटिंग सिस्टम है, यह रीयल-टाइम सिस्टम का मस्तिष्क है और इनपुट्स पर तुरंत प्रतिक्रिया देता है। आरटीओएस में, कार्य को निर्दिष्ट समय और अप्रत्याशित घटनाओं के पूर्वानुमान के तरीके से पूरा किया जाएगा। आरटीओएस की संरचना नीचे दिखाई गई है।

आरटीओएस की संरचना

आरटीओएस के प्रकार

आरटीओएस के तीन अलग-अलग प्रकार हैं जो निम्नलिखित हैं

• नरम वास्तविक समय ऑपरेटिंग सिस्टम
• हार्ड रीयल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम
• फर्म वास्तविक समय ऑपरेटिंग सिस्टम

आरटीओएस के प्रकार

सॉफ्ट रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम

सॉफ्ट रीयल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम में कुछ समय सीमाएं होती हैं, वे छूट सकते हैं और वे एक समय t = 0 + पर कार्रवाई करेंगे। सॉफ्ट रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम एक प्रकार का ओएस है और इसमें अत्यधिक नियमों के लिए विवश नहीं होता है। इस ऑपरेटिंग सिस्टम का महत्वपूर्ण समय कुछ हद तक देरी है। इस ऑपरेटिंग सिस्टम के उदाहरण डिजिटल कैमरा, मोबाइल फोन और ऑनलाइन डेटा आदि हैं।

सॉफ्ट रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम

हार्ड रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम

यह भी एक प्रकार का ओएस है और यह एक समय सीमा द्वारा भविष्यवाणी की जाती है। अनुमानित समय-सीमा एक समय पर प्रतिक्रिया देगी t = 0. इस ऑपरेटिंग सिस्टम के कुछ उदाहरण कारों में एयर बैग नियंत्रण, एंटी-लॉक ब्रेक और इंजन नियंत्रण प्रणाली आदि हैं।

फर्म रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम

फर्म वास्तविक समय में, एक ऑपरेटिंग सिस्टम में कुछ समय की कमी होती है, वे सख्त नहीं होते हैं और यह अवांछित प्रभाव पैदा कर सकते हैं। इस ऑपरेटिंग सिस्टम के उदाहरण औद्योगिक स्वचालन में एक दृश्य निरीक्षण हैं।

रियल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ काम करना

आरटीओएस के विभिन्न प्रकार के बुनियादी कार्य हैं

• प्राथमिकता आधारित अनुसूचक
• सिस्टम क्लॉक बाधित दिनचर्या
• नियतात्मक व्यवहार
• सिंक्रनाइज़ेशन और मैसेजिंग
• RTOS सेवा

प्राथमिकता आधारित समयबद्धता

प्राथमिकता-आधारित अनुसूचक में, अधिकांश आरटीओएस व्यक्तिगत कार्यों या प्रक्रियाओं के लिए 32 और 256 संभावित प्राथमिकताओं के बीच है। यह शेड्यूलर सर्वोच्च प्राथमिकता के साथ प्रक्रिया को चलाएगा। यदि कार्य सीपीयू पर चल रहा है, तो अगली सर्वोच्च प्राथमिकता वाला कार्य चलता है और प्रक्रियाओं को जारी रखता है।

सिस्टम में, सर्वोच्च प्राथमिकता वाली प्रक्रिया में सीपीयू होगा

• यह बंद करने के लिए चलाता है
• यदि मूल कार्य नए द्वारा पूर्व-खाली किया जाता है तो एक उच्च प्राथमिकता प्रक्रिया तैयार की जाती है।

कार्यों या प्रक्रियाओं के तीन राज्य हैं जो चलाने के लिए तैयार हैं और दूसरा एक अवरुद्ध है और प्रत्येक राज्य का विवरण नीचे दिया गया है।

चलाने के लिए तैयार

चलाने के लिए तैयार कहा जाता है जब प्रक्रिया के पास चलाने के लिए सभी संसाधन होते हैं, लेकिन यह चालू स्थिति में नहीं होना चाहिए। फिर इसे दौड़ने के लिए तैयार कहा जाता है।

दौड़ना

यदि कार्य निष्पादित हो रहा है, तो यह कहा जाता है कि एक चालू स्थिति है।

अवरोधित

इस स्थिति में, यदि उसके पास चलाने के लिए पर्याप्त संसाधन नहीं हैं, तो उसे अवरुद्ध स्थिति में भेज दिया जाता है।

कार्य को शेड्यूल करने के लिए तीन तकनीकों को संशोधित किया गया है, उनके विवरण के साथ निम्नलिखित हैं।

सहयोग का निर्धारण

इस प्रकार के शेड्यूलिंग में, निष्पादन पूरा होने तक कार्य चलेगा

राउंड रॉबिन शेड्यूलिंग

इस समय-निर्धारण में, प्रत्येक प्रक्रिया को एक निश्चित समय स्लॉट सौंपा गया है और प्रक्रिया को अपने निष्पादन को पूरा करने की आवश्यकता है या फिर कार्य अपने प्रवाह और डेटा पीढ़ी को खो देता है।

निवारक निर्धारण

पूर्वनिर्धारित समयबद्धन प्राथमिकता समय-निर्भर समय आवंटन में शामिल है। आम तौर पर 256 प्राथमिकता स्तरों का उपयोग किया जाता है और प्रत्येक कार्य में एक अद्वितीय प्राथमिकता स्तर होता है। कुछ प्रणालियाँ हैं जो अधिक प्राथमिकता स्तर का समर्थन करती हैं और कई कार्यों में कुछ प्राथमिकताएँ हैं।

सिस्टम क्लॉक इंटरप्ट रूटीन

समय संवेदनशील संचालन करने के लिए RTOS कुछ प्रकार की सिस्टम घड़ियाँ प्रदान करेगा। यदि 1ms सिस्टम क्लॉक है, तो आपको 50ms में कार्य पूरा करना होगा। आमतौर पर, एक एपीआई होता है जो आपको '50ms में मुझे जगाने' के लिए कहता है। इसलिए यह कार्य नींद की स्थिति में होगा जब तक कि आरटीओएस नहीं जागेगा। हमारे पास दो नोटिस हैं कि जागने वाला उस समय बिल्कुल नहीं चलना सुनिश्चित करेगा, यह प्राथमिकता पर निर्भर करता है और अगर उच्च प्राथमिकता वर्तमान में चल रही है तो इसमें देरी होगी।

नियतात्मक व्यवहार

आरटीओएस इस बात की सुरक्षा के लिए बहुत आगे बढ़ता है कि क्या आपने 100 कार्य या 10 कार्य किए हैं, इससे संदर्भ बदलने के लिए दूरी में कोई फर्क नहीं पड़ता है और यह अगले सर्वोच्च प्राथमिकता वाले कार्य को निर्धारित करता है। प्राइम एरिया नियतात्मक में आरटीओएस इंटरप्ट हैंडलिंग है, जब इंटरप्ट लाइन से संकेत मिलता है कि आरटीओएस तुरंत सही इंटरप्ट सर्विस रूटीन की कार्रवाई करता है और बिना किसी देरी के रुकावट होती है।

हमें शोर करना होगा कि परियोजना के डेवलपर्स हार्डवेयर विशिष्ट ISR लिखेंगे। अब से पहले RTOS सीरियल पोर्ट के लिए ISR देता है, सिस्टम क्लॉक और यह एक नेटवर्किंग हार्डवेयर हो सकता है, लेकिन अगर कुछ विशेष है जैसे पेसमेकर सिग्नल, एक्चुएटर आदि, RTOS का हिस्सा नहीं हैं।

यह सभी सकल सामान्यीकरणों के बारे में है और आरटीओएस में एक बड़ी विविधता है। RTOS में से कुछ अलग तरीके से संचालित होते हैं और उपरोक्त विवरण मौजूदा RTOS के बड़े हिस्से के लिए सक्षम है।

सिंक्रनाइज़ेशन और मैसेजिंग

सिंक्रनाइज़ेशन और मैसेजिंग एक सिस्टम से दूसरे सिस्टम के टास्क के बीच कम्युनिकेशन मुहैया कराता है और मैसेजिंग सर्विसेज फॉलो कर रहा है। आंतरिक गतिविधियों को व्यवस्थित करने के लिए ईवेंट फ्लैग का उपयोग किया जाता है और टेक्स्ट संदेशों को हम मेलबॉक्स, पाइप और संदेश कतारों में उपयोग कर सकते हैं। आम डेटा क्षेत्रों में, सेमाफोर का उपयोग किया जाता है।

• सेमफोरस
• घटना के झंडे
• मेलबॉक्स
• पाइप्स
• संदेश की कतारें

RTOS सेवा

ऑपरेटिंग सिस्टम का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा कर्नेल है। हार्डवेयर की निगरानी के लिए कार्य को राहत दी जानी चाहिए और जिम्मेदारियां कर्नेल का प्रबंधन करती हैं और संसाधनों का आवंटन करती हैं। यदि कार्य को हर बार CPU ध्यान नहीं दे सकता है, तो कर्नेल द्वारा प्रदान की जाने वाली कुछ अन्य सेवाएं हैं। निम्नलिखित हैं

• समय सेवाएं
• इंटरप्ट हैंडलिंग सेवाएं
• डिवाइस प्रबंधन सेवाएं
• मेमोरी प्रबंधन सेवाएं
• इनपुट-आउटपुट सेवाएं

RTOS के लाभ

• जब सभी संसाधन और उपकरण निष्क्रिय होते हैं, तो RTOS सिस्टम की अधिकतम खपत और अधिक आउटपुट देता है।
• जब कोई कार्य कर रहा है तो त्रुटि प्राप्त करने का कोई मौका नहीं है क्योंकि RTOS एक त्रुटि मुक्त है।
• इस प्रकार की प्रणाली में प्रबंधन के लिए मेमोरी आवंटन सबसे अच्छा प्रकार है।
• इस तरह की प्रणाली में, स्थानांतरण का समय बहुत कम है।
• कार्यक्रम के छोटे आकार के कारण, आरटीओएस का उपयोग किया जाता है अंतःस्थापित प्रणाली परिवहन और दूसरों की तरह।

इस लेख में, हमने चर्चा की है कि वास्तविक समय ऑपरेटिंग सिस्टम कैसे काम करेगा। मुझे उम्मीद है कि इसे पढ़कर आपको कुछ बुनियादी जानकारी मिली होगी। यदि आपके पास इस लेख के बारे में कोई प्रश्न हैं या विद्युत परियोजनाओं को लागू करने के लिए , कृपया नीचे दिए गए अनुभाग में टिप्पणी करने के लिए स्वतंत्र महसूस करें। यहां आपके लिए यह सवाल है कि RTOS के क्या कार्य हैं?