什麼是RTOS(即時作業系統)

依優先權切換多個任務,使其能在規定時間內回應的嵌入式作業系統。例如 FreeRTOS 與 Zephyr。

日文名稱: RTOS(リアルタイムOS)

「RTOS(即時作業系統)」出現在1領域的7道練習題中(嵌入式與韌體等)。

這個名詞所屬的領域: 嵌入式與韌體

練習RTOS(即時作業系統)的題目

在嵌入式裝置中使用RTOS(即時作業系統)的主要目的,下列何者正確?

  1. A在畫面上顯示美觀的視窗
  2. B使處理的平均速度一定比個人電腦的OS更快
  3. C依優先順序切換多項處理(工作),使其能在規定的時間內回應
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正確答案:C. 依優先順序切換多項處理(工作),使其能在規定的時間內回應

RTOS將處理分成工作(task),一旦優先順序較高的工作成為可執行,就立即切換執行。目的是讓馬達控制或通訊回應這類延遲就會出問題的處理,能確實在規定時間內完成。同時也備有在工作之間傳遞資料的佇列、保護資源的互斥鎖(mutex),以及等待時間的功能等。例如FreeRTOS、Zephyr、μITRON等。

在搶先式(preemptive)RTOS中,執行優先順序較低的工作時,優先順序較高的工作收到了等待的資料而成為可執行狀態。一般會發生什麼事?

  1. A高優先順序的工作要等到低優先順序的工作自行結束
  2. B兩個工作都停止,微控制器重新啟動
  3. C中途停止低優先順序的工作,立即切換到高優先順序的工作
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正確答案:C. 中途停止低優先順序的工作,立即切換到高優先順序的工作

在搶先式RTOS中,當中斷等原因使優先順序較高的工作成為可執行狀態,核心會儲存並停止執行中的低優先順序工作狀態,切換到高優先順序的工作。高優先順序的工作結束或進入等待狀態後,低優先順序的工作會從中斷處繼續執行。因此能縮短高優先順序處理的回應時間,並使其容易預測。

解析中的「RTOS(即時作業系統)」

出現「RTOS(即時作業系統)」的題目(7題)

  1. 在嵌入式裝置中使用RTOS(即時作業系統)的主要目的,下列何者正確?
  2. 在搶先式(preemptive)RTOS中,執行優先順序較低的工作時,優先順序較高的工作收到了等待的資料而成為可執行狀態。一般會發生什麼事?
  3. 關於RTOS中發生的優先順序反轉,下列說明何者正確?
  4. 在RTOS中,從讀取感測器的工作傳遞資料給負責顯示的工作時,使用佇列(訊息佇列)的優點,下列何者正確?
  5. 將16 MHz的時脈經預除器除以16後供計時器計數,設定每計數1000次產生一次中斷。中斷的間隔是多少?
  6. 不使用OS的微控制器程式中常見的「超級迴圈(super loop)」架構,下列說明何者正確?
  7. 用來防止優先順序反轉的「優先順序繼承」,其概念下列何者正確?

相關名詞

互斥鎖(Mutex) 中斷 資料競爭(Data race) 預除器(Prescaler) 微控制器 超級迴圈(Super loop) 上拉電阻(Pull-up resistor) 欠壓偵測(Brown-out detection) 去彈跳(Debouncing) 看門狗計時器(Watchdog timer)

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