Echtzeitbetriebssystem

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Ein Echtzeitbetriebssystem (englisch real-time operating system, kurz RTOS genannt) ist ein Betriebssystem mit zusätzlichen Echtzeit-Funktionen für die unbedingte Einhaltung von Zeitbedingungen und die Vorhersagbarkeit des Prozessverhaltens (hartes Echtzeitverhalten). Der Hauptbestandteil derart spezialisierter Betriebssysteme wird auch Echtzeitbetriebssystemkern oder kurz Echtzeitkern[1] und allgemein Betriebssystemkern (engl.: Kernel) genannt.

Anforderungen an Echtzeitbetriebssysteme[Bearbeiten]

Vorhersagbares Zeitverhalten[Bearbeiten]

Während auch gängige Desktop-Betriebssysteme ein weiches Echtzeitverhalten für hochprioritäre Prozesse garantieren können, kann durch das nicht exakt berechenbare Zeitverhalten durch Swapping, Heapzugriffe, Hardwareinterrupts etc. in Worst-Case-Szenarien kein hartes Echtzeitverhalten garantiert werden.

Echtzeitbetriebssysteme müssen im Gegensatz dazu auch im ungünstigsten Fall die Einhaltung definierter Antwortzeiten garantieren können. Dies betrifft vor allem die Bereiche Scheduling und Speicherverwaltung.

Fehlererkennung[Bearbeiten]

Echtzeitbetriebssysteme müssen zusätzliche Fehlererkennungsmechanismen unterstützen.

Gängige Architekturen[Bearbeiten]

Micro-Kernel[Bearbeiten]

Bei dieser Architektur läuft der eigentliche Kernel als Task mit niedrigster Priorität und der Echtzeit-Kernel übernimmt das Scheduling. Dabei besitzen die Echtzeit-Prozesse die höchste Priorität. Das bringt minimale Latenzzeiten mit sich.[2]

Nano-Kernel[Bearbeiten]

Ähnlich dem Micro-Kernel-Ansatz, jedoch besteht hier die Möglichkeit, neben dem eigentlichen Echtzeit-Kernel eine beliebige Anzahl anderer Betriebssystem-Kernel laufen zu lassen.

Pico-Kernel, Femto-Kernel, Atto-Kernel, usw.[Bearbeiten]

Sind praktisch nichts anderes als Nano-Kernel, nur wollen deren Entwickler mit immer niedrigeren SI-Präfixen in der Bezeichnung explizit die Winzigkeit ihrer Kernel herausstellen.

Beispiele für Echtzeitbetriebssysteme[Bearbeiten]

  • ADwin
  • ChorusOS von Chorus Systèmes S.A. / Sun Microsystems, diverse Lizenzen
  • CMX-RTX von CMX Systems, Inc. für diverse Mikrocontroller[3]
  • DRYOS oder DryOS ist ein Echtzeitbetriebssystem von Canon für Digitalkameras und Camcorder
  • eCos Ein freies Echtzeitbetriebssystem für eingebettete Systeme
  • ERIKA Enterprise ERIKA[4] ist ein RTOS OSEK OS open-source(BCC1, BCC2, ECC1, ECC2), OIL, ORTI spezifikationen, für dsPIC, PIC32, AVR, Nios II, ARM7, S12XS, Tricore1, Mico32, PPC z7, Cortex, esi-RISC, MSP430.
  • FreeRTOS Ein freies Echtzeitbetriebssystem für diverse Mikrocontroller
  • LibeRTOS Ein freier Echtzeit-Linux Kernel
  • LynxOS Ein unixoides Echtzeitbetriebssystem für vorwiegend kritische Anwendungen
  • MicroC/OS-II Ein Echtzeitbetriebssystem, welches sich für sicherheitskritische Systeme eignet.
  • MicroC/OS-MMU Ein Echtzeitbetriebssystem mit hardwaretechnisch unterstützten Speicherschutz und einer garantierten Laufzeit.
  • Nut/OS Das Echtzeitbetriebssystem des Open Source Projekts Ethernut.
  • On Time RTOS-32 Ein Echtzeitbetriebssystem mit Win32-kompatibler Programmierschnittstelle
  • OS-9 Ein Echtzeitbetriebssystem für Steuerungssysteme
  • Palm OS Ein Echtzeitbetriebssystem speziell für PalmOne Pocket PCs
  • PikeOS Ein Micro-Kernel-basiertes Echtzeitbetriebssystem für sicherheitskritische Systeme.
  • PowerPac von IAR Systems für diverse Mikrocontroller
  • QNX Ein unixoides Echtzeitbetriebssystem primär für eingebettete Systeme
  • Real-Time Executive Ein Echtzeitbetriebssystem für die Hewlett-Packard 1000 Serie
  • Real VMX Ein VxWorks Clone unter LGPL
  • Rodos Ein Echtzeitbetriebssystem, vorwiegend für Satellitenanwendungen
  • RT-11 Ein Echtzeitbetriebssystem für die PDP-11-Familie
  • RTAI Echtzeit-Erweiterung für Linux
  • RTEMS Quelloffenes Echtzeitbetriebssystem für Multiprozessor-Systeme
  • RTLinux verwendet modifizierte Kernel-Module, um Linux Echtzeiteigenschaften zu geben.[5] Carrier Grade Linux
  • RTOS-UH Ein Echtzeitbetriebssystem für die Automatisierungstechnik
  • RTOSVisor Parallelbetrieb eines allgemeinnützlichen Betriebssystemen und RTOS
  • RTX und RTX64, Echtzeiterweiterungen für Windows Betriebssysteme[6]
  • SCIOPTA RTOS für kleine bis große und sicherheitskritische Systeme
  • smx RTOS für ARM, Cortex, PowerPC basierte Mikrocontroller von Micro Digital Inc.[7]
  • TTP-OS
  • VxWorks zertifizierbares Betriebssystem
  • Windows CE Echtzeitbetriebssystem von Microsoft für verschiedene Architekturen
  • Xenomai Lizenzfreier Ableger von RTLinux für eingebettete Systeme

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Neuer Echtzeitkern zur Verbesserung von Dynamik und Sicherheit eines navigierten Chirurgie-Assistenzroboters – Seite bei Xolopo; Stand: 28. Juli 2011
  2. Linux als Echtzeitbetriebssystem
  3. Real-Time Multi-Tasking Operating System for Microprocessors, Microcomputers and DSPs
  4. ERIKA Enterprise webpage
  5.  Heinz Wörn, Uwe Brinkschulte: Echtzeitsysteme. Grundlagen, Funktionsweisen, Anwendungen. Springer Berlin Heidelberg, 2005, ISBN 978-3-540-20588-3, S. 433, doi:10.1007/3-540-27416-2_6.
  6. IntervalZero
  7. [1]

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]