reaaliaikakäyttöjärjestelmät

Reaaliaikakäyttöjärjestelmät (RTOS, real-time operating systems) ovat käyttöjärjestelmiä, jotka takaavat ennakoitavissa olevat vasteajat tehtäviin tiettyinä aikarajoina. Niitä käytetään kriittisissä automatisointi- ja ohjausjärjestelmissä, teollisuusautomaation, robotiikan sekä ajoneuvo- ja lääketieteellisten laitteiden sovelluksissa, joissa aikavälin ylitys voi aiheuttaa vakavia seuraamuksia. RTOS-päämäärä on varmuus ja ennustettavuus, ei pelkästään suuri läpäisykyky.

Keskeisiä piirteitä ovat deterministinen aikataulutus, enintään määritellyt deadlinet sekä nopea keskeytysten käsittely. Tehtävät voivat olla hard- tai soft real-time -tilanteita. Käytetään usein prioriteettipohjaista preempaatiota sekä mekanismeja kuten aikaraamit, semafoorit, viestinvälitys ja muistinhallinta. Vasteaika (latenssi) ja tarkka WCET-arviointi ovat tärkeitä mittareita.

Arkkitehtuurilta RTOS voi olla monoliittinen kernel, mikroydin tai hybridi. Mikroydin-RTOS:t ovat pienempiä ja modulaarisempia, kun taas monoliittinen ydin voi tarjota suurempaa suorituskykyä. Keskeisiä ominaisuuksia ovat muistinhallinta, IPC-mekaniikat, ajastimet sekä virhe- ja vikasietoisuus sekä resurssien hallinta.

Valinta riippuu vaatimuksista kuten muistista, suorituskyvystä ja kehitystyökaluista. RTOS-ympäristöjä arvioidaan WCET-arvioiden laskennan, testauksen ja simuloinnin kautta.

Tunnettuja RTOS-esimerkkejä ovat FreeRTOS, Zephyr, VxWorks, QNX, RTEMS ja NuttX. Ne eroavat lisensseissä, tuessa ja lisätoiminnoissa: suljetut järjestelmät tarjoavat teollista tukea, avoimet projektit mahdollistavat laajan räätälöinnin.