Sistemas Operativos de Tiempo Real

Al hablar de un sistema operativo de tiempo real, conocido por sus siglas en ingres RTOS –Real Time Operrating System-, nos referimos a que este ha sido desarrollado para aplicaciones que funcionan en tiempo real. Debito a esto, el sistema operativo es exigido en sus respuestas que tienen restricción del tiempo (muy corto). A este tipo de sistemas se les denomina Determinísticos, debido a que el tiempo requerido para la realización de las actividades es predecible, esto con el objetivo de asegurar su funcionamiento, caso contrario el sistema operativo no tendría razón de ser y como consecuencia se catalogaría como fallido.

Otro término que surge al referirnos a sistemas operativos de tiempo real, son aquellos sistemas en donde el usuario no tiene importancia, si no, le importancia total esta destinada a los procesos. Frecuentemente todos los procesos que administra este tipo de sistemas operativos, están subutilizando sus recursos con el objetivo de que puedan tomarlos en el momento que se requieran sin la necesidad de esperar por ellos.

Clases de RTOS

· Tiempo real estricto (Hard Real Time): sus procesos deben ejecutarse en un tiempo específico.

· Tiempo real flexible (Soft Real Time): al ejecutar sus procesos pueden perderse instantes despreciables algunas veces, pero en el transcurso del tiempo estos tiempos deben ser cada vez menores.

· Tiempo real firme (Firm Real Time): en este tipo pueden perderse tiempos, pero las respuestas tardías no tendrán validez.

Los sistemas Operativos de Tiempo Real son aplicados en diversas áreas:

· Control de trenes.

· Control de tráfico aéreo

· Bolsas de valores

· Control de refinerías

· Control de laminadores

· Control de trafico

· Controles electrónicos

· Telecomunicaciones.

· Sistemas de fabricación integrada.

· Producción y distribución de energía eléctrica.

· Control de edificios.

· Sistemas multimedia.



Algunos Ejemplos de Sistemas Operativos que Trabajan en Tiempo Real:

· QNX

· LynxOS

· RedHat Embedded Linux

· eCos (Linux)

· SOOS

· Ubuntu Studio (Linux)

· VxWorks

· Windows CE

· Linchos

· UNIX (Some)



Características de los Sistemas Operativos en Tiempo Real

Un RTOS para ser considerado como tal debe atender cinco áreas especificas:

Se caracterizan por presentar requisitos especiales en cinco áreas generales:

· Determinismo: cuanto tiempo consume un SO en reconocer una interrupción.

· Sensibilidad: cuanto tiempo consume un SO en dar servicio a la interrupción después de reconocerla.

o La cantidad de tiempo necesario para iniciar la gestión de la interrupción y comenzar la ejecución de su rutina de tratamiento (ISR, interrupt service routine).

o La cantidad de tiempo necesario para ejecutar la ISR. Generalmente, depende de la plataforma del hardware.

o El efecto del tratamiento de interrupciones. El servicio se retrasara si una ISR puede ser interrumpida por la llegada de otra interrupción.

· Control del usuario: es primordial que el usuario posea un control preciso sobre la prioridad de las tareas.

· Fiabilidad: en estos tipos de sistemas una falla puede ser catastrófica, asi que no pueden permitirse como en los sistemas normales.

· Tolerancia a los fallos: el sistema en todo momento debe ser estable, y en caso no puede atender todas sus tareas debe atender las mas criticas y con mayor prioridad.



Para cumplir los requisitos anteriores los sistemas operativos actuales en tiempo real incluyen normalmente las siguientes características:

· Cambios rápidos de procesos o hilos.

· Pequeño tamaño (con una mínima funcionalidad asociada).

· Capacidad de responder rápidamente a interrupciones externas.

· Multitarea con herramientas de comunicación entre procesos, como semáforos, señales y sucesos.

· Uso de archivos secuénciales especiales que puedan acumular datos a alta velocidad.

· Planificación preferente basadas en prioridades.

· Reducción de intervalos en los que están inhabilitadas las interrupciones.

· Primitivas para demorar tareas durante un tiempo fijo y para detenerlas y reanudarlas.

· Alarmas especiales y temporizadores.

Arquitectura de un sistema operativo de tiempo real

Los RTOS tienen como objetivo principal reducir la latencia y el jitter en las interrupciones, tanto internas como externas, al orden de microsegundos.

El procesamiento de interrupciones en el kernel estándar esta divido en 2 tareas.

· Una que se encarga de la lectura de los dispositivos físicos y escribir los datos a un buffer, esta tarea es conocida como administrador de interrupciones.

· La otra tarea está encargada de la lectura de los datos del buffer a otro buffer con la finalidad de que sean accedidos desde el kernel.



Hoy en dia se manejan dos tipos de diseño para manejar las interrupciones:

· Atención prioritaria en el kernel estándar (Preemptable kernel)

· Modificaciones sobre el kernel estándar (Patch)



Lecturas Recomendadas

http://www.realtimelinuxfoundation.org/

http://www.linuxdevices.com/articles/AT8073314981.html/

http://www.fact-index.com/r/re/real_time_operating_system.html

http://www.se.rit.edu/~jrv/research/RT_Embedded.html

http://www.linuxworld.com/story/34335.htm

http://www.redsonic.com/products/real-time.htm

http://linuxdevices.com/articles/AT4627965573.html

http://www.linuxdevices.com/articles/AT4503827066.html

http://www.linuxdevices.com/articles/AT7005360270.html

http://www.linuxdevices.com/articles/AT5709748392.html

http://www.mnis.fr/opensource/ocera/rtos/

Documentos Relacionados

http://tornasol.datsi.fi.upm.es/ciclope/doc/rtos/cache/doc/embeddedlinux.ppt

http://tornasol.datsi.fi.upm.es/ciclope/doc/rtos/cache/doc/linux_as_rtos.pdf

http://tornasol.datsi.fi.upm.es/ciclope/doc/rtos/cache/doc/realtimelinuxreport.pdf



Referencias Bibliográficas

http://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=495644

http://www.monografias.com/trabajos5/sisop/sisop.shtml

http://www-gti.det.uvigo.es/~pedro/pub/sodtr/

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativo_de_tiempo_real

http://exa.unne.edu.ar/depar/areas/informatica/SistemasOperativos/MonogSO/PLAPRO02_archivos/caracteristicas_de_los_s.o._en_t.r.htm