Apa itu Real-Time Operating System(RTOS)?
Real-Time Operating System (RTOS) adalah sistem operasi yang ditujukan untuk melayani aplikasi Real-Time yang memproses data saat data tersebut masuk, sebagian besar tanpa penundaan buffer. Bentuk lengkap RTOS adalah Sistem operasi Real-Time.
Dalam RTOS, persyaratan waktu pemrosesan dihitung dalam persepuluh detik. Ini adalah sistem yang dibatasi waktu yang dapat didefinisikan sebagai batasan waktu yang tetap. Dalam jenis sistem ini, pemrosesan harus dilakukan dalam batasan yang ditentukan. Jika tidak, sistem akan gagal.
Mengapa menggunakan RTOS?
Berikut adalah alasan penting untuk menggunakan RTOS:
- Menawarkan penjadwalan berbasis prioritas, yang memungkinkan Anda memisahkan pemrosesan analitis dari pemrosesan non-kritis.
- OS Real time menyediakan fungsi API yang memungkinkan kode aplikasi lebih bersih dan lebih kecil.
- Mengabstraksi ketergantungan waktu dan desain berbasis tugas menghasilkan lebih sedikit saling ketergantungan antara modul.
- RTOS menawarkan pengembangan berbasis tugas modular, yang memungkinkan pengujian berbasis tugas modular.
- API berbasis tugas mendorong pengembangan modular sebagai suatu tugas, biasanya memiliki peran yang ditetapkan dengan jelas. API ini memungkinkan desainer/tim untuk bekerja secara independen pada bagian proyek mereka.
- RTOS digerakkan oleh peristiwa tanpa membuang waktu pemrosesan untuk peristiwa yang tidak terjadi
Komponen RTOS
Berikut ini adalah Komponen penting RTOS
The Scheduler : Komponen RTOS ini memberi tahu urutan tugas yang dapat dieksekusi yang umumnya berdasarkan prioritas.
Symmetric Multiprocessing (SMP) : Sejumlah tugas berbeda yang dapat ditangani oleh RTOS sehingga pemrosesan paralel dapat dilakukan.
Function Library : Ini adalah elemen penting RTOS yang berfungsi sebagai antarmuka yang membantu Anda menghubungkan kernel dan kode aplikasi. Aplikasi ini memungkinkan Anda mengirim permintaan ke Kernel menggunakan function library sehingga aplikasi dapat memberikan hasil yang diinginkan.
Manajemen Memori : elemen ini diperlukan dalam sistem untuk mengalokasikan memori untuk setiap program, yang merupakan elemen terpenting dari RTOS.
Fast dispatch latency: Ini adalah interval antara penghentian tugas yang dapat diidentifikasi oleh OS dan waktu sebenarnya yang dibutuhkan oleh thread, yang berada dalam antrean siap, yang telah mulai memproses.
User-defined data objects and classes: Sistem RTOS menggunakan bahasa pemrograman seperti C atau C++, yang harus diatur menurut operasinya.
Jenis-jenis RTOS
Tiga jenis sistem RTOS adalah:
Hard Real Time
Dalam Hard RTOS, tenggat waktu ditangani dengan sangat ketat yang berarti tugas yang diberikan harus mulai dieksekusi pada waktu terjadwal yang ditentukan, dan harus diselesaikan dalam durasi waktu yang ditentukan.
Contoh: Sistem perawatan kritis medis, Sistem pesawat terbang, dll.
Firm Real time
RTOS jenis ini juga harus mematuhi tenggat waktu. Namun, jika tenggat waktu tidak terpenuhi, dampaknya mungkin tidak besar, tetapi dapat menyebabkan dampak yang tidak diinginkan, seperti penurunan kualitas produk secara drastis.
Contoh: Berbagai jenis aplikasi Multimedia.
Soft Real Time
Soft Real time RTOS, menerima beberapa penundaan oleh Sistem Operasi. Dalam RTOS jenis ini, ada tenggat waktu yang ditetapkan untuk pekerjaan tertentu, tetapi penundaan untuk waktu yang singkat masih dapat diterima. Jadi, tenggat waktu ditangani dengan lembut oleh RTOS jenis ini.
Contoh: Sistem Transaksi Online dan Sistem Kuotasi Harga Ternak.
Istilah yang digunakan dalam RTOS
Berikut ini adalah istilah-istilah penting yang digunakan dalam RTOS:
- Task – Seperangkat tugas terkait yang secara bersama-sama mampu menyediakan beberapa fungsionalitas sistem.
- Job – Pekerjaan adalah bagian kecil dari pekerjaan yang dapat ditugaskan ke prosesor, dan mungkin memerlukan atau tidak memerlukan sumber daya.
- Release time of a job – Ini adalah waktu suatu pekerjaan di mana pekerjaan menjadi siap untuk dieksekusi.
- Execution time of a job: Waktu yang dibutuhkan oleh pekerjaan untuk menyelesaikan eksekusinya.
- Deadline of a job: Waktu di mana suatu pekerjaan harus menyelesaikan eksekusinya.
- Processors: dikenal sebagai sumber daya aktif. Mereka penting untuk pelaksanaan suatu pekerjaan.
- Maximum Adalah waktu respon yang diperbolehkan suatu pekerjaan dan disebut batas waktu relatif.
- Response time of a job: Ini adalah lamanya waktu sejak waktu pelepasan pekerjaan saat pekerjaan itu selesai.
- Absolute deadline: Ini adalah batas waktu relatif, yang juga mencakup waktu rilisnya.
Fitur RTOS
Berikut adalah fitur penting RTOS:
- Menggunakan sangat sedikit memori
- Konsumsi lebih sedikit sumber daya
- Waktu respons sangat dapat diprediksi
- Lingkungan yang tidak dapat diprediksi
- Kernel menyimpan status tugas yang terputus, kemudian menentukan tugas mana yang harus dijalankan berikutnya.
- Kernel memulihkan status tugas dan menyerahkan kendali CPU untuk tugas tersebut.
Faktor-faktor untuk memilih RTOS
Berikut ini adalah faktor penting yang perlu Anda pertimbangkan untuk memilih RTOS:
- Kinerja : Kinerja adalah faktor paling penting yang perlu dipertimbangkan saat memilih RTOS.
- Middleware : jika tidak ada dukungan middleware dalam sistem operasi Real time, maka akan terjadi masalah integrasi proses yang memakan waktu.
- Bebas kesalahan : Sistem RTOS bebas kesalahan. Oleh karena itu, tidak ada kemungkinan terjadi kesalahan saat menjalankan tugas.
- Penggunaan sistem tertanam (Embedded) : Program RTOS berukuran kecil. Oleh karena itu, kita banyak menggunakan RTOS untuk sistem tertanam.
- Konsumsi Maksimum : kita dapat mencapai Konsumsi maksimum dengan bantuan RTOS.
- Pergeseran tugas : Waktu pergeseran tugas sangat sedikit.
- Fitur unik : RTS yang baik harus mampu, dan memiliki beberapa fitur tambahan seperti cara pengoperasiannya untuk mengeksekusi perintah, perlindungan memori sistem yang efisien, dll.
- Kinerja 24/7 : RTOS ideal untuk aplikasi yang perlu berjalan 24/7.
Perbedaan antara GPOS dan RTOS
Berikut perbedaan penting antara GPOS dan RTOS:
| General-Purpose Operating System (GPOS) | Real-Time Operating System(RTOS) |
| Digunakan untuk PC desktop dan laptop. | Ini hanya diterapkan pada aplikasi yang tertanam. |
| Penjadwalan Berbasis Proses. | Penjadwalan berbasis waktu digunakan seperti penjadwalan round-robin. |
| Latensi interupsi tidak dianggap sepenting dalam RTOS. | Jeda interupsi minimal, yang diukur dalam beberapa mikrodetik. |
| Tidak ada mekanisme inversi prioritas yang hadir dalam sistem. | Mekanisme inversi prioritas bersifat terkini. Jadi, mekanisme ini tidak dapat dimodifikasi oleh sistem. |
| Operasi kernel mungkin dicegah atau tidak. | Operasi kernel dapat dicegah. |
| Pembalikan prioritas tetap tidak diperhatikan | Tidak ada jaminan prediktabilitas |
Aplikasi Sistem Operasi Real Time
Sistem Real-Time digunakan dalam:
- Sistem reservasi maskapai penerbangan.
- Sistem kontrol lalu lintas udara.
- Sistem yang menyediakan pembaruan segera.
- Digunakan dalam sistem apa pun yang menyediakan informasi terkini dan terkini mengenai harga saham.
- Sistem aplikasi pertahanan seperti RADAR.
- Sistem Multimedia Jaringan
- Sistem Kontrol Perintah
- Telepon Internet
- Sistem Rem Anti-Lock
- Alat Pacu Jantung
Kekurangan RTOS
Berikut ini adalah kekurangan/kontra penggunaan sistem RTOS:
- Sistem RTOS dapat menjalankan tugas minimal secara bersamaan, dan hanya berkonsentrasi pada aplikasi yang mengandung kesalahan sehingga dapat menghindarinya.
- RTOS adalah sistem yang berfokus pada beberapa tugas. Oleh karena itu, sangat sulit bagi sistem ini untuk melakukan banyak tugas sekaligus.
- Driver khusus diperlukan untuk RTOS sehingga dapat menawarkan waktu respons cepat terhadap sinyal interupsi, yang membantu mempertahankan kecepatannya.
- Banyaknya sumber daya yang digunakan oleh RTOS membuat sistem ini mahal.
- Tugas yang berprioritas rendah perlu menunggu lama karena RTOS menjaga keakuratan program yang sedang dieksekusi.
- Peralihan tugas minimum dilakukan dalam sistem operasi Real-Time.
- Ia menggunakan algoritma rumit yang sulit dipahami.
- RTOS menggunakan banyak sumber daya, yang terkadang tidak sesuai untuk sistem.
Ringkasan
- RTOS adalah sistem operasi yang ditujukan untuk melayani aplikasi Real-Time yang memproses data sebagaimana adanya, sebagian besar tanpa penundaan buffer.
- Menawarkan penjadwalan berbasis prioritas, yang memungkinkan Anda memisahkan pemrosesan analitis dari pemrosesan non-kritis.
- Komponen penting dari sistem RTOS adalah: 1)The Scheduler, 2) Symmetric Multiprocessing, 3) Function Library, 4) Memory Management, 5) Fast dispatch latency, and 6) User-defined data objects and classes Tiga jenis RTOS adalah 1) Hard time, 2) Soft time, dan 3) Firm time.
- Sistem RTOS menempati lebih sedikit memori dan mengonsumsi lebih sedikit sumber daya
- Kinerja merupakan faktor paling penting yang perlu dipertimbangkan saat memilih RTOS.
- General-Purpose Operating System (GPOS) digunakan untuk PC desktop dan laptop, sedangkan Sistem Operasi Real-Time (RTOS) hanya diterapkan pada aplikasi tertanam.
- Sistem Real-Time digunakan dalam sistem reservasi maskapai penerbangan, sistem kontrol lalu lintas udara, dll.
- Kelemahan terbesar RTOS adalah sistem hanya berkonsentrasi pada beberapa tugas.