sanntidsoperativsystemer

Sanntidsoperativsystemer (RTOS) er operativsystemer som garanterer tidsmessig forutsigbarhet for oppgavestyring. Hovedmålet er å sikre at kritiske oppgaver får respons innen forhåndsdefinerte tidsfrister. Dette står i kontrast til generelle operativsystemer hvor responstid og behandling kan variere med arbeidsmengden. Innen sanntid deles krav ofte inn i hard sanntid, hvor manglende overholdelse av en deadline utgjør en systemfeil eller en fare, og soft sanntid, hvor forsinkelser reduserer ytelsen men ikke nødvendigvis er katastrofale.

Nøkkelkriterier inkluderer determinisme, forutsigbarhet og lav latens. Planleggingen er ofte tidskritisk og basert på prioriteringer (preemptiv multitasking) eller tidsfristbaserte metoder som Earliest Deadline First (EDF). Oppgaver har faste planer og kan avbrytes for å la høyere prioritet få kjørt. RTOS-er gir sanntidsklokker, tidsstyring og mekanismer for interprosesskommunikasjon (IPC) og synkronisering (køer, semaforer, hendelser).

Arkitektur kan være monolittisk eller mikro-kjerne, men kjernen har fokus på rask avbrytbarhet og forutsigbare kontekstbytter. Mange RTOS-er tilbyr minne- og ressursbegrenset kjøretøy og støtte for å hindre prior inversion, for eksempel gjennom prioriteringsarv eller ceilings. Sanntidsdesign krever analyser som vurderer schedulability og sikre at WCET og interruptlatens ligger innenfor grensene.

Anvendelser inkluderer innebygde systemer i industriell automasjon, bil og kjøretøy, luftfart, robotikk og medisinsk utstyr. Sikkerhets- og sertifiseringskrav spiller en viktig rolle i kritiske applikasjoner (for eksempel ARINC 653 i luftfart, ISO 26262 i kjøretøy).

Vanlige eksempler på RTOS-er er FreeRTOS, VxWorks, QNX, Zephyr og RTEMS. Mange RTOS-er følger POSIX RT-standarden for portabilitet, og noen tilbyr ARINC 653- eller MISRA-C-profilstøtte.