实时性的影响因素?
貌似只跟系统有关吧。确切点,跟操作系统调度有关,跟中断响应处理方式有关。
影响最大的主要还是OS里边的调度方式。
如果要了解,可以看几个流行RTOS的进程调度来对比。
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目前的嵌入式OS中,只有WinCE是实时性较差的。貌似最好的是VxWorks。
我不知道你要应用在什么场合,一般情况下,流行的嵌入式OS的实时性都是足够了。
所谓的实时性,也就是从事件发生到系统响应的时间。
或者更广泛一点,也就是从用户输入一个信息到系统处理完返回给用户的这个反应时间。
这个时间可以划分为几个阶段:
1.中断响应时间;
2.RTOS进程调度响应时间;
3.应用程序响应时间;
细分:
1.中断响应时间:
一般情况下所有外部消息都是通过中断方式来触发的。外部硬件给处理器一个中断,告诉处理器说外部有一个事件需要处理。
处理器对一般外部中断的处理分为快速中断和正常中断。
一般支持中断的嵌套。
这个是有处理器来决定的,当然有些也可以由系统来设置。
不管哪种中断,时间都会是足够短的。不然这样的处理器谁会用?
2.RTOS的进程调度:
中断响应了以后,一般中断函数都是非常简短的,只是变量的设置,记录下外部事件的相关信息。真正的工作一般是在进程中做的。
进程在调度时,如果到该进程运行并且该进程发现中断对变量的改变,则该进程开始进行相应的处理动作。
但进程调度本身,是由多种经典算法的,可以参考OS的理论部分。有些算法实时性稍高,但整体性稍差,有些则相反。正常情况下,不管哪种算法,系统的进程数越少,肯定响应越快;当时处理器的负担越小,响应越快。进程中屏蔽中断的地方越少,则平均响应越快。
按照实时性的严格定义来说,1,2就是全部了。就是从中断开始到进程开始执行为止。从更宽泛来说,从最终用户来说,3还是有必要说下的。
3.应用程序的处理:
进程执行到该任务时,就是应用层要做的事情了。应用程序执行后将结果返回给用户就完事。
正常情况下,3的影响远远大于1,2。
缩短中断响应时间。几乎所有的实时事件都是通过中断上报的,当中断来临时,必须停止当前的一切任务,响应中断,把中断分成两部分:上半部分与下半部分,或者快中断部分与慢中断部分。上半部分屏蔽其他中断,处理那些紧急任务,如清除某些寄存器,保存中断现场,给相应进程发送消息等, 其他不太紧急的部分放在下半部分,此时所有中断打开,不影响其他任务的完成。
缩短进程上下文切换时间。当CPU在执行某个任务时,实时任务到来,需要马上执行实时任务,不能等到当前任务时间片用完才去执行实时任务,那样黄花菜都凉了,必须在中断来临之时马上能够切换过去,保存当前进程的上下文如寄存器,内存,文件,信号等上下文,恢复实时任务的上下文。保存恢复上下文越快越好,这就要求两个进程的上下文共享的资源越少越好,如每个任务的内存是独立的,甚至寄存器也是独立的,这样互不干扰,切换最快了。
缩短实时进程调度时间。一般进程都是按照优先级调度的,实时进程的优先级当然要比非实时的高, 不同实时进程按紧急度不同优先级也不同,实时进程调度算法最好与非实时部分有所区别,算法复杂度最好是O(1).
缩短进程资源分配等待时间。对于一个多进程操作系统,很多资源是大家共享的,如果实时进程需要某个资源,发现那个资源被别的低优先级进程占用,非要等人家执行完才行,而此低优先级进程级别实在太低,其它的进程趁机抢占了CPU, 导致这个低优先级进程迟迟得不到执行,连累苦了我们的实时进程。这样就造成了优先级的反转, 解决优先级反转也有很多办法:主要有优先级继承与优先级极限两种, 原理都相同:此时迅速提高占有资源的低优先级进程的优先级,使其优先级至少与等待资源的实时进程相同。