操作系统（二）：实时系统介绍与实例分析

硬实时系统

（Hard Real-Time）

1.汽车安全气囊控制系统

        传感器触发后，系统需在毫秒级时间内完成气囊展开操作。
2.飞行器导航系统

        姿态控制指令的延迟可能导致坠机风险。

软实时系统

（Soft Real-Time）

1.视频流处理

        单帧丢失可能引起画面卡顿，但不影响整体功能。
2.在线交易系统

        短暂延迟可能导致用户体验下降，但不会引发系统性崩溃。

1.优先级抢占式调度

        高优先级任务可立即抢占低优先级任务资源。例如VxWorks采用256级优先级，支持动态优先级调整。
2.时间片轮转（Round-Robin）

        在相同优先级任务间分配固定时间片，避免单一任务长时间占用CPU。

1.可抢占内核

        允许中断内核代码执行以响应高优先级任务，减少不可抢占区域（如Linux的PREEMPT-RT补丁通过优化自旋锁实现微秒级延迟）。
2.中断管理

        采用中断嵌套和快速中断服务程序（Fast ISR），避免长时间关闭中断。例如QNX的中断处理层仅关闭部分中断。

1.优先级继承协议

        防止低优先级任务持有高优先级任务所需资源时引发的优先级反转问题（如FreeRTOS的互斥量设计）。
2.实时信号量与邮箱

        提供任务间高效通信方式，确保数据传递的时效性。

1.CPU核隔离

        通过isolcpus参数将特定CPU核心专用于实时任务，避免非实时任务干扰。
2.内存管理优化

        采用静态内存分配或实时内存池（如VxWorks的memPartLib库），减少动态内存分配的不确定性。