Vxworks uC/OS II RT-Linux2.0 QNX6
供应商 Wind River   Micrium FSMlabs   Quanturm
占先式内核   是   是   是   是
调度算法 优先级时间片轮转 优先级 优先级
最短时限优先 优先级
先进先出循环式
优先级分配   动态   动态 静态(默认)   动态
优先级继承 是 无 非 是
优先级数 256 64 不限 32
时间确定性 是 是 是 是

  实时性能重要指标
      衡量实时操作系统实时性能重要指标有:

• 任务切换时间
        当多任务内核决定运行另外任务时它把正在运行任务当前状态(即CPU 寄存器中全部内容)保存到任务自己栈区的中然后把下个将要运行任务当前状态从该任务栈中重新装入CPU 寄存器并开始下个任务运行这个过程就称为任务切换做任务切换所需要时间取决于CPU 有多少寄存器要入栈CPU 寄存器越多额外负荷就越重
• 中断响应时间(可屏蔽中断)
        计算机接收到中断信号到操作系统作出响应并完成切换转入中断服务时间对于占先式内核要先个特定该通知内核即将进行中断服务使得内核可以跟踪中断嵌套占先式内核中断响应时间由下式给出:
  中断响应时间＝关中断最长时间
                                                    +保护CPU 内部寄存器时间
                                                    +进入中断服务执行时间
                                                  +开始执行中断服务例程(ISR)第条指令时间
        中断响应时间是系统在最坏情况下响应中断时间某系统100次中有99次在50ms的内响应中断只有次响应中断时间是250 ms只能认为中断响应时间是250ms       表2列出了部分体现实时性能重要指标典型值它们测试平台和测试思路方法不完全相同影响了数据可比性但我们仍可作为参考
  
  

  VxWorks uC/OS II RT-Linux2.0 QNX6
硬件平台   MC68000 33MHz 486 60MHz 486 33MHz 486
任务切换 3.8us < 9us   不详   12.57us
中断响应 < 3us < 7.5us   25us 7.54us


      另外还有系统响应时间(系统发出处理要求到系统给出应答信号时间)、最长关中断时间、非屏蔽中断响应时间等辅助衡量指标

若干问题      虽然当今实时操作系统已日臻完善但仍有些问题存在并干扰着强实时实现我们应充分重视并通过合理安排减少它们危害

• 优先级反转
        这是实时系统中出现得最多问题优先级反转是指个任务等待比它优先级低任务释放资源而被阻塞如果这时有中等优先级就绪任务阻塞会进步恶化它严重影响了实时任务完成
        为防止发生优先级反转些商业内核(如VxWorks)使用了优先级继承技术当优先级反转发生时优先级较低任务被暂时地提高它优先级使得该任务能尽快执行释放出优先级较高任务所需要资源但它也不能完全避免优先级反转只能称其减轻了优先级反转程度减轻了优先级反转对实时任务完成影响
        优先权极限是另种解决方案系统把每个临界资源和1个极限优先权相联系这个极限优先权等于系统此时最高优先权加1当这个任务退出临界区后系统立即把它优先权恢复正常从而保证系统不会出现优先权反转情况采用这种方案另个有利的处是仅仅通过改变某个临界资源优先级就可以使多个任务共享这个临界资源
• 任务执行时间抖动
        各种实时内核都有将任务延时若干个时钟节拍功能优先级区别、延时请求发生时间、发出延时请求任务自身运行延迟都会造成被延时任务执行时间区别程度提前或滞后称的为任务执行时间抖动可能解决方案有:
  a． 增加微处理器时钟频和时钟节拍频率；
  b. 重新安排任务优先级；
  c. 避免使用浮点运算等
        强实时系统中我们必须综合考虑充分利用各种手段尽量减少任务执行时间抖动
• 任务划分
        在CPU 中是以任务方式在运行所以我们要将系统处理框图转化为多任务流程图对处理进行任务划分任务划分存在这样对矛盾:如果任务太多必然增加系统任务切换开销；如果任务太少系统并行度就降低了实时性就比较差在任务划分时要遵循H.Gomma 原则:
  a． I/O原则:区别外设执行区别任务；
  b． 优先级原则:区别优先级处理区别任务；
  c． 大量运算:归为个任务；
  d． 功能耦合:归为个任务；
  e． 偶然耦合:归为个任务；
  f． 频率组合:对于周期时间区别任务处理区别频率
        如果我们在具体分析个系统时候发生原则冲突话则要为每个原则针对具体系统设定“权重”必要时候可以通过计算“权重”来最终确定如何去划分任务 整理总结      VxWorks、uC/OS II、RT-Linux、QNX 都是优秀强实时操作系统各有特色:VxWorks 衡量指标值最好；uC/OS II 最短小精悍；RT-Linux支持调度策略改写；QNX 支持分布式应用当我们充分理解和掌握它们实现技术、衡量指标区别注意所存在问题就能在实时性应用中游刃有余
  
  
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Rss订阅 首页 »博文摘选 » cssimportant:4 种实时操作系统实时性的分析对比 --转 time too important »正文 cssimportant:4 种实时操作系统实时性的分析对比 --转 time too important 来源: 发布时间:星期一, 2009年11月30日 浏览:0次 评论:0 20世纪70年代以来嵌入式系统硬件和软件Software技术飞速进步使得嵌入式应用得到了蓬勃发展在这些应用中实时操作系统起着决定性作用       在复杂测控应用中必须使用对实时性要求非常高实时操作系统例如在工业控制、交通管理、机器人、航空航天、武器装备等领域系统事件响应如果不能准时或超时就可能导致巨大损失和灾难因而选择操作系统时对实时性仔细考虑至关重要本文从实时性角度细致分析对比了适用于此类有苛刻实时性要求4 种操作系统-- VxWorks、uC/OS II、RT-Linux、QNX为系统选型提供定参考 实时性能主要实现技术       实时操作系统实时性是第要求需要调度切可利用资源完成实时任务根据响应时间在微秒、毫秒和秒级区别可分为强实时、准实时和弱实时 3种强实时系统必须是对即时事件作出反应绝对不能错过事件处理时限例如测控领域就是要求强或接近强实时系统在机顶盒、PDA、信息家电等应用领域系统负荷较重时候允许发生错过时限情况而且不会造成太大危害准和弱实时系统就可满足应用个强实时操作系统通常使用以下技术: 占先式内核       当系统时间响应很重要时要使用占先式内核当前最高优先级任务旦就绪总能立即得到CPU 控制权而CPU 控制权是可知使用占先式内核使得任务级响应时间得以最优化 调度策略分析       任务调度策略是直接影响实时性能原因强实时系统和准实时系统实现区别主要在选择调度算法上选择基于优先级调度算法足以满足准实时系统要求而且可以提供高速响应和大系统吞吐率当两个或两个以上任务有同样优先级通常用时间片轮转法进行调度对硬实时系统而言需要使用算法就应该是调度方式简单反应速度快实时调度算法了尽管调度算法多种多样但大多由单比率调度算法(RMS)和最早期限优先算法(EDF)变化而来前者主要用于静态周期任务调度后者主要用于动态调度在区别系统状态下两种算法各有优劣在商业产品中采用实际策略常常是各种原因折中 任务优先级分配       每个任务都有其优先级任务越重要赋予优先级应越高应用执行过程中诸任务优先级不变则称的为静态优先级在静态优先级系统中诸任务以及它们时间约束在编译时是已知反的应用执行过程中任务优先级是可变则称的为动态优先级 时间可确定性       强实时操作系统和服务执行时间应具有可确定性系统服务执行时间不依赖于应用任务多少系统完成某个确定任务时间是可预测

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