实时操作系统相关概念整理

何谓实时系统

实时系统是指能对事件做出及时响应。

实时系统分：

a.硬实时系统

对任务的执行有严格的时间限制，不在某段时间内执行完毕会导致灾难后果

或者财产损失。

b.软实时系统

相对硬实时系统而言，对时间的响应没有严格的时间限制，能够容忍一定程

度的miss deadline。

需要注意的是，硬实时系统还是软实时系统都不是对操作系统而言，是对具

体的应用环境而言！

更具体的可以参考《嵌入式系统中的实时概念》一书。

前后台系统

中断程序处理异步事件，理解为前台行为。后台为任务级的应用程序。

可重入函数

可重入函数可被多个任务调用，而不必担心数据被破坏。可重入函数或者只使

用局部变量，或者使用全局变量的时候对全局变量进行保护(作为临界资源)。

可剥夺型内核与不可剥夺型内核

a不可剥夺型内核

1.任务只能主动放弃CPU的使用权。中断服务使一个高优先级的任务进入就绪态

，中断服务以后，使用权还是原来低优先级的任务，只有低优先级的任务执行

完毕发起处理器之后高优先级的任务才有机会执行。

2.任务级之间可使用不可重入函数。

3.任务级响应时间比前后台快，注意是与前后台比。

4.缺点在于高优先级的任务的响应时间不确定，有可能要等很长时间。

b.可剥夺内核

1.最高优先级的任务一旦处于就绪态总能获得CPU的使用权

2.不能调用不可重入函数，会有隐患。

优先级反转

高优先级的任务在实际中的优先级降低了，晚于低优先级的任务运行。例如：

有1、2、3三个优先级依次降低的任务，有临界资源s。

a.1、2处于挂起状态，3在运行，3运行的时候占用了临界资源s

b.此时，1进入就绪态，1就绪态后占用cpu控制权3挂起，然后1任务申请临界资源s，

但是s被3占用，所以1任务挂起。

c.1任务挂起后3任务继续运行，此时2任务就绪

d.2任务就绪后抢占cpu，3任务挂起直到2任务运行结束。

e.3任务运行结束后释放临界资源s，此时1任务才有机会占用cpu

这种情况系最高优先级的1任务运行级别反而比2任务低，产生优先级反转的情况。

μC/OS互斥方法

1.关中断

2.禁止任务切换

3.信号量

μC/OS任务间通信

1.邮箱

2.消息队列

3.全局变量

中断中的时间概念

a.中断延迟

中断延迟是实时内核的最重要指标之一。实时系统在进入临界区之前需要先关中断，执行完临界

代码段之后再开中断。在这期间系统的中断响应是被关闭，所有产生的中断均得不到

响应，所以这段时间越长则中断延迟就越长。所以这中断延迟不是一个固定的时间，是

在实际应用中根据具体开关中断的代码来计算的。这是软件上面导致的中断延迟。

例如在μC/OS中就是：
#OS_ENTER_CRITICAL()

FUNC()

..

#OS_EXIT_CRITICAL()

中断延迟就是从ENTER开始到EXIT之间的时间。

除了软件上的中断延迟之外还包括硬件上的中断延迟。硬件上的中断延迟主要为在产生中断后CPU到

中断处理器读取中断向量，并且查找中断向量表，找到对应的中断服务子程序（ISR）的首地址，然后

跳转到对应的ISR去做相应处理的时间。

硬件上的延迟和软件上的延迟结合=中断延迟

b.中断响应

中断发生到开始执行用户的中断服务子程序来处理这个中断的时间。

所以在中断延迟的基础上+保存现场的时间

c.中断恢复时间

d.中断处理时间