Ist Linux ein Time-Sharing-Betriebssystem?

Linux ist ein Time-Sharing-Betriebssystem, das als TSOS bezeichnet wird. Der vollständige englische Name lautet „Time-Sharing-Betriebssystem“, das es einem Computer ermöglicht, mehrere, Dutzende oder sogar mehrere zu bedienen Hunderte von Benutzern gleichzeitig. Es wird als Time-Sharing-Betriebssystem bezeichnet, und Linux ist ein POSIX-basiertes Multi-User-Multitasking-Betriebssystem, das Multi-Threading und Multi-CPU unterstützt.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Linux5.9.8-System, Dell G3-Computer.

Ist Linux ein Time-Sharing-Betriebssystem?

Die µC/OS, FreeRTOS, RT-Thread und ThreadX, die wir normalerweise teilen, sind allesamt Echtzeit-Betriebssysteme (RTOS). Daher fragten einige Leser: Was ist ein Time-Sharing-Betriebssystem? -Zeitbetriebssystem?

Real-Time Operating System (RTOS)

RTOS, der vollständige englische Name ist Real Time Operating System, also Echtzeit-Betriebssystem.

1. Definition eines Echtzeitbetriebssystems
Echtzeitbetriebssystem (RTOS) bedeutet, dass externe Ereignisse oder Daten schnell genug akzeptiert und verarbeitet werden können und die Verarbeitungsergebnisse verbessert werden können Innerhalb der angegebenen Zeit den Produktionsprozess steuern oder schnell auf das Verarbeitungssystem reagieren und das Betriebssystem so steuern, dass alle Echtzeitaufgaben koordiniert ausgeführt werden.

Daher sind schnelle Reaktion und hohe Zuverlässigkeit seine Hauptmerkmale.

Echtzeitbetriebssysteme werden in harte Echtzeit und weiche Echtzeit unterteilt. Harte Echtzeit erfordert, dass Vorgänge innerhalb einer bestimmten Zeit abgeschlossen werden müssen, was beim Entwurf des Betriebssystems garantiert wird.

In weicher Echtzeit müssen Sie den Vorgang nur so schnell wie möglich entsprechend der Priorität der Aufgabe abschließen. Das von uns normalerweise verwendete Betriebssystem kann nach bestimmten Änderungen zu einem Echtzeitbetriebssystem werden.

Ein Echtzeitbetriebssystem ist ein Betriebssystem, das die Ausführung bestimmter Funktionen innerhalb einer bestimmten Zeitspanne garantiert. Beispielsweise könnte ein Betriebssystem so konzipiert sein, dass es sicherstellt, dass ein Roboter in einer Produktionslinie auf ein Objekt zugreifen kann. Wenn in einem „harten“ Echtzeitbetriebssystem die Berechnungen zur Erreichbarkeit des Objekts nicht innerhalb der zulässigen Zeit abgeschlossen werden können, wird das Betriebssystem mit einem Fehler beendet.

In einem „weichen“ Echtzeitbetriebssystem kann die Produktionslinie weiterhin arbeiten, aber die Ausgabe des Produkts wird verlangsamt, da das Produkt nicht innerhalb der zulässigen Zeit eintreffen kann, was dazu führt, dass der Roboter vorübergehend nicht produziert . Einige Echtzeitbetriebssysteme sind für bestimmte Anwendungen konzipiert, andere sind universell einsetzbar.

Einige Allzweckbetriebssysteme bezeichnen sich selbst als Echtzeitbetriebssysteme. Aber bis zu einem gewissen Grad verfügen die meisten Allzweckbetriebssysteme, wie etwa Microsofts Windows NT oder IBMs OS/390, über Echtzeitsystemeigenschaften. Das heißt: Auch wenn ein Betriebssystem nicht unbedingt ein Echtzeitsystem ist, kann es einige Probleme mit Echtzeitanwendungen lösen.

2. Eigenschaften von Echtzeitbetriebssystemen
1) Multitasking;
2) Thread-Priorität
3) Mehrere Interrupt-Ebenen

Kleine eingebettete Betriebssysteme erfordern häufig Echtzeitbetriebssysteme und den Kernel muss die Anforderungen des Echtzeit-Betriebssystems erfüllen.

3. Verwandte Konzepte von Echtzeitbetriebssystemen
(1) Grundkonzepte
Kritischer Codeabschnitt: bezieht sich auf Code, der während der Verarbeitung unteilbar ist. Sobald dieser Teil des Codes ausgeführt wird, sind keine Interrupts mehr zulässig.

Ressourcen: Jede Entität, die von der Aufgabe belegt wird;
Aufgabe:

Auch Thread genannt, ist es ein einfaches Programm. Jede Aufgabe erhält eine bestimmte Priorität, verfügt über einen eigenen Satz CPU-Register und einen eigenen Stapelspeicher. Normalerweise ist jede Aufgabe eine Endlosschleife und jede Aufgabe befindet sich in den folgenden fünf Zuständen: Ruhezustand, Bereitschaftszustand, Ausführungszustand, Angehaltener Zustand und Unterbrechungszustand (alle Inhalte der CPU-Register) werden im eigenen Stapelbereich der Aufgabe gespeichert, und dann wird der aktuelle Status der nächsten auszuführenden Aufgabe aus dem Stapel der Aufgabe in die Register der CPU geladen und die Ausführung der nächsten gestartet Aufgaben;

Kernel:

ist für die Verwaltung jeder Aufgabe, die Zuweisung von CPU-Zeit zu jeder Aufgabe und für die Kommunikation zwischen Aufgaben verantwortlich. Unterteilt in nicht entbehrliche Kerne und präemptive Kerne;

Planung:

Eine der Hauptaufgaben des Kernels besteht darin, zu entscheiden, welche Aufgabe ausgeführt werden soll. Im Allgemeinen basierend auf der Prioritätsplanungsmethode

(2) Fragen zur Priorität

Aufgabenpriorität:
Es ist in statische Priorität mit unveränderlicher Priorität und dynamische Priorität mit veränderbarer Priorität unterteilt;

Prioritätsumkehr: Das Prioritätsumkehrproblem ist das häufigste Problem in Echtzeitsystemen. Die Zuweisung gemeinsam genutzter Ressourcen kann dazu führen, dass Aufgaben mit niedriger Priorität zuerst und Aufgaben mit hoher Priorität später ausgeführt werden. Die Lösung besteht darin, einen „Prioritätsvererbungs“-Algorithmus zu verwenden, um die Aufgabenprioritäten vorübergehend zu ändern und so die Prioritätsumkehr einzudämmen.

(3) Gegenseitiger Ausschluss
Obwohl der gemeinsame Datenbereich den Informationsaustausch zwischen Aufgaben vereinfacht, muss bei der Verarbeitung gemeinsamer Daten die Exklusivität jeder Aufgabe gewährleistet sein. Zu den allgemeinen Methoden zur Erfüllung gegenseitiger Ausschlussbedingungen gehören: Deaktivieren von Interrupts, Verwenden von Test- und Set-Anweisungen (TAS), Verhindern des Taskwechsels und Verwenden von Semaphoren.

Denn die Bedeutung der Verwendung eines Echtzeitbetriebssystems besteht darin, verschiedene Notfälle rechtzeitig bewältigen zu können, d. h. verschiedene Interrupts verarbeiten zu können, den wichtigsten und repräsentativsten Leistungsindexparametern zur Messung des eingebetteten Echtzeitbetriebs Das System sollte zweifellos Interrupts haben. Die Reaktionszeit ist abgelaufen. Die Interrupt-Reaktionszeit wird normalerweise wie folgt definiert:

Interrupt-Reaktionszeit = Interrupt-Verzögerungszeit + Zeit zum Speichern des CPU-Status + Ausführungszeit der ISR-Eintragsfunktion des Kernels.

Interrupt-Verzögerungszeit = MAX (maximale Zeit zum Ausschalten von Interrupts, maximale Befehlszeit) + Zeit, um mit der Ausführung des ersten Befehls des ISR zu beginnen.

Time-Sharing-Betriebssystem (TSOS)

TSOS, der vollständige englische Name ist Time-Sharing-Betriebssystem, also Time-Sharing-Betriebssystem.

Ein Betriebssystem, das es einem Computer ermöglicht, mehrere, Dutzende oder sogar Hunderte von Benutzern gleichzeitig zu bedienen, wird als Time-Sharing-Betriebssystem bezeichnet. Durch die Verbindung des Computers mit vielen Endbenutzern schaltet das Time-Sharing-Betriebssystem in bestimmten Abständen die Systemprozessorzeit und den Speicherplatz auf die Programme jedes Endbenutzers um.

Da das Zeitintervall kurz ist, hat jeder Benutzer das Gefühl, als hätte er ausschließlich den Computer. Das Merkmal des Time-Sharing-Betriebssystems besteht darin, dass es die Ressourcennutzung effektiv steigern kann. Beispielsweise nutzen UNIX-Systeme die CPU-Planung mit deprivierter dynamischer Priorität, um Time-Sharing-Vorgänge effektiv zu unterstützen.

Das Time-Sharing-System ist eine neue Art von Betriebssystem, das speziell auf die Bedürfnisse der Benutzer zugeschnitten ist. Es gibt einen völlig anderen Leistungsunterschied zwischen ihm und dem Mehrkanal-Stapelverarbeitungssystem. Die Bedürfnisse der Benutzer spiegeln sich insbesondere in den folgenden Aspekten wider: Die Interaktion zwischen Mensch und Computer. Shared Hosting erleichtert Benutzern den Zugriff auf den Computer. Die Grundidee des Time-Sharing-Systems ist:
Nutzung der Systemressourcen des Computers (insbesondere der CPU) Zeit) wird in Zeit unterteilt. Jeder Zeitraum wird als Zeitscheibe bezeichnet, und jeder Benutzer nutzt abwechselnd die Zeitscheibe.

Time-Sharing-Technologie:
Teilen Sie die Laufzeit des Prozessors in kurze Zeitscheiben auf und weisen Sie den Prozessor entsprechend der Zeitscheibe nacheinander jedem Online-Job zu.

Time-Sharing-Betriebssystem:

Es ist ein interaktives Online-Mehrbenutzer-Betriebssystem. Im Allgemeinen wird die Zeitscheibenrotation verwendet, um es einem Computer zu ermöglichen, mehrere Terminals zu bedienen. Sorgen Sie für eine ausreichend schnelle Reaktionszeit für jeden Benutzer und stellen Sie interaktive Sitzungsfunktionen bereit.

Designziele:

Reagieren Sie rechtzeitig auf Benutzeranfragen und maximieren Sie die Nutzung der Systemressourcen, wo möglich.
Geeignet für Büroautomation, Unterricht und Transaktionsverarbeitung sowie andere Anlässe, die eine Mensch-Computer-Kommunikation erfordern.

2. Arbeitsweise: Ein Host ist mit mehreren Terminals verbunden. Jedes Terminal sendet interaktiv Befehle an das System. und die Ergebnisse den Benutzern auf dem Terminal durch Interaktion anzeigen; Benutzer erteilen die nächsten Befehle basierend auf den Ergebnissen des vorherigen Schritts

Das Schlüsselproblem bei der Implementierung von Time-Sharing-Systemen: der rechtzeitige Empfang. Behandeln Sie es umgehend.

3. Funktionen
Interaktivität: Benutzer führen einen Mensch-Computer-Dialog mit dem System.
Multiplexität: Mehrere Benutzer verwenden gleichzeitig dieselbe CPU auf ihren jeweiligen Terminals.

Unabhängigkeit: Benutzer können unabhängig voneinander arbeiten, ohne sich gegenseitig zu stören oder zu verwirren.

Aktualität: Benutzer können in kurzer Zeit zeitnahe Antworten vom System erhalten.
Faktoren, die die Reaktionszeit beeinflussen: Anzahl der Terminals, Größe der Zeitscheibe, Umfang des Informationsaustauschs und Geschwindigkeit des Informationsaustauschs.

Unterschied


RTOS und TSOS haben jeweils ihre eigenen Eigenschaften
RTOS wird im Allgemeinen für relativ langsame MCUs verwendet, wie z. B. Bewegungssteuerung, Tasteneingabe und andere Systeme, die eine Echtzeitverarbeitung erfordern und im Allgemeinen einen ms-Level erfordern oder sogar unsere Antwort.

Zeitteilung: Heutzutage verwenden gängige PCs und Server diesen Betriebsmodus, der den CPU-Betrieb in mehrere Zeitscheiben aufteilt, um unterschiedliche Rechenanforderungen zu verarbeiten.

Echtzeit: Wird im Allgemeinen auf Mikrocontrollern verwendet, z. B. bei der Auf- und Absteuerung von Aufzügen, bei denen Aktionen wie Tastendrücke eine Echtzeitverarbeitung erfordern.

Endlich

Durch die obige Analyse ist klar, dass Linux ein Time-Sharing-System ist, aber es kann in Echtzeit geändert werden. Zum Beispiel: ucLinux ist ein von Linux modifiziertes Echtzeitsystem kann ähnliche Antworten in Baidu zitieren:

Punkte Das System ist ein System, das zwei oder mehr Konten gleichzeitig bedienen kann!

Ein Echtzeitsystem ist ein Betriebssystem, das sofort auf Anweisungen reagieren kann! Die gängigen Systeme von Microsoft können das nicht! Und es ist immer noch tot! Das Betriebssystem eines Kampfflugzeugs ist ein Echtzeitsystem. Wenn der Computer im Kampfflugzeug auf den letzten Befehl des Piloten reagiert oder abstürzt, während jemand anderes kämpft, wer würde es dann wagen, das Flugzeug zu fliegen?

Empfohlenes Lernen: „

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