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RTOS की फुल फॉर्म "Real-time operating system" होती है. RTOS को हिंदी में "रीयल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम" कहते है. एक रीयल टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम, जिसे आमतौर पर आरटीओएस के रूप में जाना जाता है, एक सॉफ्टवेयर घटक है जो कार्यों के बीच तेजी से स्विच करता है, यह धारणा देता है कि एक ही प्रोसेसिंग कोर पर एक ही समय में कई प्रोग्राम निष्पादित किए जा रहे हैं. वास्तव में प्रोसेसिंग कोर किसी एक समय में केवल एक प्रोग्राम को निष्पादित कर सकता है, और आरटीओएस वास्तव में जो कर रहा है वह व्यक्तिगत प्रोग्रामिंग थ्रेड्स (या टास्क) के बीच तेजी से स्विच कर रहा है ताकि यह आभास हो सके कि कई प्रोग्राम एक साथ निष्पादित हो रहे हैं.
रीयल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम (आरटीओएस) एक ऑपरेटिंग सिस्टम है जिसका उद्देश्य रीयल टाइम एप्लिकेशन की सेवा करना है जो डेटा को संसाधित करता है, ज्यादातर बफर देरी के बिना. RTOS का फुल फॉर्म Real time operating system है. RTOS में, संसाधन समय की Requirement की गणना सेकंड के दसवें भाग में की जाती है. यह समयबद्ध प्रणाली है जिसे निश्चित समय की कमी के रूप में परिभाषित किया जा सकता है. इस प्रकार की प्रणाली में, निर्दिष्ट बाधाओं के अंदर प्रसंस्करण किया जाना चाहिए. नहीं तो सिस्टम फेल हो जाएगा.
समर्पित फ्रीआरटीओएस डेवलपर्स आपको बाजार में अग्रणी, वाणिज्यिक ग्रेड, और पूरी तरह से मुफ्त उच्च गुणवत्ता वाले आरटीओएस और टूल्स प्रदान करने के लिए दुनिया की अग्रणी चिप कंपनियों के साथ घनिष्ठ साझेदारी में काम कर रहे हैं ... लेकिन आरटीओएस क्या है? यह पृष्ठ एक ऑपरेटिंग सिस्टम को परिभाषित करके शुरू होता है, फिर इसे वास्तविक समय ऑपरेटिंग सिस्टम (RTOS) को परिभाषित करने के लिए परिशोधित करता है, फिर वास्तविक टाइमर कर्नेल (या वास्तविक समय कार्यकारी) को परिभाषित करने के लिए इसे एक बार फिर परिष्कृत करता है. आपके Embedded systems सॉफ़्टवेयर डिज़ाइन में RTOS का उपयोग कब और क्यों useful हो सकता है, इस बारे में जानकारी के लिए अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न आइटम "क्यों एक RTOS" देखें.
एक ऑपरेटिंग सिस्टम एक कंप्यूटर प्रोग्राम है जो कंप्यूटर के बुनियादी कार्यों का समर्थन करता है, और कंप्यूटर पर चलने वाले अन्य प्रोग्राम (या एप्लिकेशन) को सेवाएं प्रदान करता है. एप्लिकेशन वह कार्यक्षमता प्रदान करते हैं जो कंप्यूटर का उपयोगकर्ता चाहता है या उसकी आवश्यकता है. ऑपरेटिंग सिस्टम द्वारा प्रदान की जाने वाली सेवाएं एप्लिकेशन को तेज, सरल और अधिक रखरखाव योग्य बनाती हैं. यदि आप इस वेब पेज को पढ़ रहे हैं, तो आप एक वेब ब्राउज़र (ऐप्लिकेशन प्रोग्राम जो आपकी रुचि के अनुसार कार्यक्षमता प्रदान करता है) का उपयोग कर रहे हैं, जो स्वयं एक ऑपरेटिंग सिस्टम द्वारा प्रदान किए गए वातावरण में चल रहा होगा.
ऐसा प्रतीत होता है कि अधिकांश ऑपरेटिंग सिस्टम एक ही समय में कई प्रोग्रामों को निष्पादित करने की अनुमति देते हैं. इसे मल्टी टास्किंग कहते हैं. वास्तव में, प्रत्येक प्रोसेसर कोर किसी भी समय निष्पादन का केवल एक ही थ्रेड चला सकता है. ऑपरेटिंग सिस्टम का एक हिस्सा जिसे शेड्यूलर कहा जाता है, यह तय करने के लिए जिम्मेदार होता है कि कौन सा प्रोग्राम कब चलाना है, और प्रत्येक प्रोग्राम के बीच तेजी से स्विच करके एक साथ निष्पादन का भ्रम प्रदान करता है.
ऑपरेटिंग सिस्टम के प्रकार को इस बात से परिभाषित किया जाता है कि शेड्यूलर कैसे तय करता है कि कौन सा प्रोग्राम कब चलाना है. उदाहरण के लिए, बहु-उपयोगकर्ता ऑपरेटिंग सिस्टम (जैसे यूनिक्स) में उपयोग किया जाने वाला अनुसूचक यह सुनिश्चित करेगा कि प्रत्येक उपयोगकर्ता को उचित मात्रा में संसाधन समय मिले. एक अन्य उदाहरण के रूप में, एक डेस्क टॉप ऑपरेटिंग सिस्टम (जैसे विंडोज) में शेड्यूलर यह सुनिश्चित करने का प्रयास करेगा कि कंप्यूटर अपने उपयोगकर्ता के प्रति उत्तरदायी बना रहे. [नोट: फ्रीआरटीओएस एक बड़ा ऑपरेटिंग सिस्टम नहीं है, न ही इसे डेस्कटॉप कंप्यूटर क्लास प्रोसेसर पर चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, मैं इन उदाहरणों का पूरी तरह से उपयोग करता हूं क्योंकि वे सिस्टम रीडर से परिचित होंगे]
रीयल टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम (आरटीओएस) में अनुसूचक को एक पूर्वानुमेय (आमतौर पर नियतात्मक के रूप में वर्णित) निष्पादन पैटर्न प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है. यह एम्बेडेड सिस्टम के लिए विशेष रूप से रुचिकर है क्योंकि एम्बेडेड सिस्टम में अक्सर वास्तविक समय की आवश्यकताएं होती हैं. एक वास्तविक समय की आवश्यकता वह है जो निर्दिष्ट करती है कि एम्बेडेड सिस्टम को एक निश्चित घटना के लिए कड़ाई से परिभाषित समय (समय सीमा) के भीतर प्रतिक्रिया देनी चाहिए. वास्तविक समय की आवश्यकताओं को पूरा करने की गारंटी केवल तभी दी जा सकती है जब ऑपरेटिंग सिस्टम के शेड्यूलर के व्यवहार की भविष्यवाणी की जा सकती है (और इसलिए नियतात्मक है).
पारंपरिक वास्तविक समय अनुसूचक, जैसे कि फ्रीआरटीओएस में प्रयुक्त अनुसूचक, उपयोगकर्ता को निष्पादन के प्रत्येक धागे को प्राथमिकता देने की अनुमति देकर नियतत्ववाद प्राप्त करते हैं. शेड्यूलर तब प्राथमिकता का उपयोग यह जानने के लिए करता है कि निष्पादन के किस धागे को आगे चलाना है. फ्रीआरटीओएस में, निष्पादन के धागे को कार्य कहा जाता है.
फ्रीआरटीओएस आरटीओएस का एक वर्ग है जिसे माइक्रोकंट्रोलर पर चलाने के लिए काफी छोटा बनाया गया है - हालांकि इसका उपयोग माइक्रोकंट्रोलर अनुप्रयोगों तक सीमित नहीं है. एक माइक्रोकंट्रोलर एक छोटा और संसाधन विवश प्रोसेसर होता है, जो एक चिप पर, प्रोसेसर ही, प्रोग्राम को निष्पादित करने के लिए केवल मेमोरी (ROM या फ्लैश) को पढ़ता है, और प्रोग्राम द्वारा आवश्यक रैंडम एक्सेस मेमोरी (RAM) को शामिल करता है. निष्पादित करता है. आमतौर पर प्रोग्राम को सीधे रीड ओनली मेमोरी से निष्पादित किया जाता है.
माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग गहराई से एम्बेडेड अनुप्रयोगों में किया जाता है (वे अनुप्रयोग जहां आप वास्तव में स्वयं प्रोसेसर, या उनके द्वारा चलाए जा रहे सॉफ़्टवेयर को वास्तव में कभी नहीं देखते हैं) जिनके पास सामान्य रूप से करने के लिए एक बहुत ही विशिष्ट और समर्पित कार्य होता है. आकार की कमी, और समर्पित अंत आवेदन प्रकृति, शायद ही कभी पूर्ण आरटीओएस कार्यान्वयन के उपयोग की गारंटी देती है - या वास्तव में पूर्ण आरटीओएस कार्यान्वयन का उपयोग संभव बनाती है. इसलिए FreeRTOS कोर रीयल टाइम शेड्यूलिंग working capacity, इंटर-टास्क कम्युनिकेशन, टाइमिंग और Synchronization प्रिमिटिव ही प्रदान करता है. इसका मतलब है कि इसे वास्तविक समय kernel, या वास्तविक समय कार्यकारी के रूप में अधिक सटीक रूप से वर्णित किया गया है. अतिरिक्त कार्यक्षमता, जैसे कमांड कंसोल इंटरफ़ेस, या नेटवर्किंग स्टैक, को तब ऐड-ऑन घटकों के साथ शामिल किया जा सकता है.
यहाँ RTOS का उपयोग करने के महत्वपूर्ण कारण दिए गए हैं:-
यह Priority-based scheduling प्रदान करता है, जो आपको analytical processing को गैर-महत्वपूर्ण प्रसंस्करण से अलग करने की अनुमति देता है.
रीयल टाइम ओएस एपीआई फ़ंक्शन प्रदान करता है जो क्लीनर और छोटे एप्लिकेशन कोड की अनुमति देता है.
सार समय dependency और कार्य-आधारित डिज़ाइन के resulting मॉड्यूल के बीच कम अन्योन्याश्रयता होती है.
RTOS मॉड्यूलर कार्य-आधारित विकास प्रदान करता है, जो Modular Task-Based Testing की अनुमति देता है.
कार्य-आधारित एपीआई एक कार्य के रूप में मॉड्यूलर विकास को प्रोत्साहित करता है, आमतौर पर एक स्पष्ट रूप से परिभाषित भूमिका होगी. यह डिजाइनरों/टीमों को परियोजना के अपने हिस्से पर स्वतंत्र रूप से काम करने की अनुमति देता है.
एक आरटीओएस घटना-संचालित है, जो उस घटना के लिए प्रसंस्करण समय पर समय बर्बाद नहीं करता है जो घटित नहीं होती है
यहाँ, RTOS के महत्वपूर्ण घटक हैं
अनुसूचक: आरटीओएस का यह घटक बताता है कि किस क्रम में कार्यों को निष्पादित किया जा सकता है जो आमतौर पर प्राथमिकता के आधार पर होता है.
सममित मल्टीप्रोसेसिंग (एसएमपी): यह कई अलग-अलग कार्यों की एक संख्या है जिसे आरटीओएस द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है ताकि समानांतर प्रसंस्करण किया जा सके.
फंक्शन लाइब्रेरी: यह आरटीओएस का एक महत्वपूर्ण तत्व है जो एक इंटरफेस के रूप में कार्य करता है जो आपको कर्नेल और एप्लिकेशन कोड को जोड़ने में मदद करता है. यह एप्लिकेशन आपको फ़ंक्शन लाइब्रेरी का उपयोग करके कर्नेल को अनुरोध भेजने की अनुमति देता है ताकि एप्लिकेशन वांछित परिणाम दे सके.
मेमोरी मैनेजमेंट: प्रत्येक प्रोग्राम को मेमोरी आवंटित करने के लिए सिस्टम में इस तत्व की आवश्यकता होती है, जो आरटीओएस का सबसे महत्वपूर्ण तत्व है.
तेजी से प्रेषण विलंबता: यह कार्य की समाप्ति के बीच एक अंतराल है जिसे ओएस द्वारा पहचाना जा सकता है और थ्रेड द्वारा लिया गया वास्तविक समय, जो तैयार कतार में है, जिसने प्रसंस्करण शुरू कर दिया है.
उपयोगकर्ता-परिभाषित डेटा ऑब्जेक्ट और कक्षाएं: आरटीओएस सिस्टम सी या सी ++ जैसी प्रोग्रामिंग भाषाओं का उपयोग करता है, जिन्हें उनके संचालन के अनुसार व्यवस्थित किया जाना चाहिए.
यहाँ, RTOS में Use किए जाने वाले आवश्यक word हैं:-
कार्य - संबंधित tasks का एक सेट जो Joint रूप से कुछ System कार्यक्षमता प्रदान करने में सक्षम हैं.
नौकरी - नौकरी एक छोटा सा काम है जिसे एक प्रोसेसर को सौंपा जा सकता है, और इसके लिए संसाधनों की आवश्यकता हो भी सकती है और नहीं भी.
नौकरी की रिहाई का समय - यह नौकरी का समय होता है जिस पर नौकरी निष्पादन के लिए तैयार हो जाती है.
किसी कार्य का निष्पादन समय: कार्य द्वारा उसके निष्पादन को पूरा करने में लगने वाला समय.
किसी कार्य की समय सीमा: यह वह समय है जब किसी कार्य को अपना निष्पादन पूरा करना चाहिए.
प्रोसेसर: इन्हें सक्रिय संसाधन के रूप में भी जाना जाता है. वे किसी कार्य के निष्पादन के लिए महत्वपूर्ण हैं.
अधिकतम यह किसी कार्य का अनुमेय प्रतिक्रिया समय है जिसे इसकी सापेक्ष समय सीमा कहा जाता है.
किसी कार्य का प्रतिक्रिया समय: यह कार्य के जारी होने के समय से लेकर तत्काल समाप्त होने तक की अवधि है.
पूर्ण समय सीमा: यह Relative समय सीमा है, जिसमें इसके Release का समय भी शामिल है.
जवाबदेही: आरटीओएस शेड्यूलिंग एल्गोरिदम, इंटरप्ट लेटेंसी और संदर्भ स्विच समय सिस्टम की जवाबदेही और नियतत्ववाद को महत्वपूर्ण रूप से परिभाषित करेगा. सबसे महत्वपूर्ण विचार यह है कि किस प्रकार की प्रतिक्रिया वांछित है - क्या एक कठिन वास्तविक समय प्रतिक्रिया की आवश्यकता है? इसका मतलब यह है कि निश्चित रूप से परिभाषित समय सीमाएं हैं, जो अगर पूरी नहीं होती हैं, तो सिस्टम विफल हो जाएगा. वैकल्पिक रूप से, क्या एक गैर-नियतात्मक, नरम वास्तविक समय प्रतिक्रिया उपयुक्त होगी? इस मामले में कोई गारंटी नहीं है कि प्रत्येक कार्य कब पूरा होगा.
उपलब्ध सिस्टम संसाधन: माइक्रो कर्नेल न्यूनतम सिस्टम संसाधनों का उपयोग करते हैं और सीमित लेकिन आवश्यक कार्य शेड्यूलिंग कार्यक्षमता प्रदान करते हैं. माइक्रो कर्नेल आम तौर पर एक कठिन वास्तविक समय प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं, और सीमित रैम/रोम क्षमता वाले एम्बेडेड माइक्रोप्रोसेसरों के साथ बड़े पैमाने पर उपयोग किए जाते हैं, लेकिन बड़े एम्बेडेड प्रोसेसर सिस्टम के लिए भी उपयुक्त हो सकते हैं.
वैकल्पिक रूप से, Linux या WinCE जैसे पूर्ण विशेषताओं वाले OS का उपयोग किया जा सकता है. ये एक सुविधा संपन्न ऑपरेटिंग सिस्टम वातावरण प्रदान करते हैं, जो आमतौर पर ड्राइवरों, जीयूआई और मिडलवेयर घटकों के साथ आपूर्ति की जाती है. पूर्ण विशेषताओं वाले ओएस आम तौर पर कम प्रतिक्रियाशील होते हैं, माइक्रो कर्नेल की तुलना में अधिक मेमोरी और अधिक प्रोसेसिंग पावर की आवश्यकता होती है, और मुख्य रूप से शक्तिशाली एम्बेडेड प्रोसेसर पर उपयोग किया जाता है जहां सिस्टम संसाधन भरपूर मात्रा में होते हैं.
ओपन सोर्स या पेशेवर रूप से लाइसेंस प्राप्त: व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, मुफ्त ओपन सोर्स आरटीओएस उपलब्ध है, जीपीएल या संशोधित जीपीएल लाइसेंस के तहत वितरित किया जाता है. हालांकि, इन लाइसेंसों में कॉपी लेफ्ट प्रतिबंध शामिल हो सकते हैं और कम सुरक्षा प्रदान करते हैं. व्यावसायिक रूप से लाइसेंस प्राप्त आरटीओएस उत्पाद कॉपी बाएं प्रतिबंधों को हटाते हैं, पूर्ण आईपी उल्लंघन क्षतिपूर्ति और वारंटी प्रदान करते हैं. इसके अलावा, आपके पास एक ही कंपनी है जो आपके उत्पाद की गुणवत्ता के लिए सहायता प्रदान करती है और जिम्मेदारी लेती है.
गुणवत्ता: आरटीओएस आपूर्तिकर्ता अपने संगठन के भीतर गुणवत्ता पर क्या जोर देता है? गुणवत्ता केवल एक कोडिंग मानक से कहीं अधिक है. क्या भविष्य के उत्पादों और समर्थन की गुणवत्ता की गारंटी के लिए सही प्रक्रियाएं हैं? अच्छी तरह से प्रबंधित कंपनियां जो गुणवत्ता को गंभीरता से लेती हैं वे आईएसओ 9001 प्रमाणित होती हैं.
सुरक्षा प्रमाणन: पूर्व-प्रमाणित और प्रमाणित करने योग्य RTOS उन अनुप्रयोगों के लिए उपलब्ध हैं जिन्हें DO-178C और IEC 61508 जैसे अंतर्राष्ट्रीय डिज़ाइन मानकों के प्रमाणन की आवश्यकता होती है. ये RTOS प्रमुख सुरक्षा सुविधाएँ प्रदान करते हैं, और प्रमाणन निकायों द्वारा आवश्यक डिज़ाइन साक्ष्य यह पुष्टि करने के लिए कि प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है आरटीओएस विकसित करने के लिए प्रासंगिक डिजाइन मानक को पूरा करता है.
लाइसेंसिंग: यह न केवल आरटीओएस कार्यक्षमता और विशेषताएं हैं जिन पर आपको विचार करने की आवश्यकता होगी, बल्कि लाइसेंसिंग मॉडल जो आपके प्रोजेक्ट बजट और कंपनी के "निवेश पर वापसी" के लिए सबसे अच्छा काम करेगा.
RTOS विक्रेता: RTOS के पीछे की कंपनी उतनी ही महत्वपूर्ण है, जितनी सही RTOS का चयन करना. आदर्श रूप से आप एक ऐसे आपूर्तिकर्ता के साथ संबंध बनाना चाहते हैं जो न केवल आपके वर्तमान उत्पाद, बल्कि भविष्य के आपके उत्पादों का भी समर्थन कर सके. ऐसा करने के लिए आपको एक अच्छी प्रतिष्ठा के साथ एक सक्रिय आपूर्तिकर्ता का चयन करने की आवश्यकता है, अग्रणी सिलिकॉन निर्माताओं के साथ काम करके यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे नवीनतम प्रोसेसर और टूल का समर्थन कर सकते हैं.
RTOS एक Operating System है जिसका उद्देश्यreal time application की सेवा करना है जो डेटा को processed करता है, ज्यादातर बफर देरी के बिना. यह प्राथमिकता-आधारित scheduling प्रदान करता है, जो आपको analytical processing को गैर-महत्वपूर्ण processing से अलग करने की अनुमति देता है. आरटीओएस सिस्टम के महत्वपूर्ण घटक हैं: 1) शेड्यूलर, 2) सममित मल्टीप्रोसेसिंग, 3) फंक्शन लाइब्रेरी, 4) मेमोरी मैनेजमेंट, 5) फास्ट डिस्पैच लेटेंसी, और 6) उपयोगकर्ता द्वारा परिभाषित डेटा ऑब्जेक्ट और कक्षाएं. तीन प्रकार के आरटीओएस हैं 1) कठिन समय 2) सॉफ्ट टाइम, और 3) फर्म टाइम. RTOS सिस्टम बहुत कम मेमोरी लेता है और कम संसाधनों की खपत करता है. RTOS के लिए Selection करते समय Display सबसे महत्वपूर्ण कारक है, जिस पर विचार किया जाना आवश्यक है. सामान्य प्रयोजन ऑपरेटिंग सिस्टम (GPOS) का उपयोग डेस्कटॉप पीसी और लैपटॉप के लिए किया जाता है जबकि रीयल-टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम (RTOS) केवल एम्बेडेड एप्लिकेशन पर लागू होता है. एयरलाइंस आरक्षण प्रणाली, हवाई यातायात नियंत्रण प्रणाली, आदि में रीयल-टाइम सिस्टम का उपयोग किया जाता है. RTOS की सबसे बड़ी कमी यह है कि सिस्टम केवल कुछ कार्यों पर ध्यान केंद्रित करता है.