Echtzeitbetriebssystem

Ein Echtzeitbetriebssystem (englisch real-time operating system, kurz RTOS genannt) ist ein Betriebssystem mit zusätzlichen Echtzeit-Funktionen für die unbedingte Einhaltung von Zeitbedingungen und die Vorhersagbarkeit des Prozessverhaltens (hartes Echtzeitverhalten). Der Hauptbestandteil derart spezialisierter Betriebssysteme wird auch Echtzeitbetriebssystemkern oder kurz Echtzeitkern^[1] und allgemein Betriebssystemkern genannt.

Anforderungen an Echtzeitbetriebssysteme

Vorhersagbares Zeitverhalten

Während auch gängige Desktop-Betriebssysteme ein weiches Echtzeitverhalten für hochprioritäre Prozesse garantieren können, kann durch das nicht exakt berechenbare Zeitverhalten durch Swapping, Heapzugriffe, Hardwareinterrupts etc. in Worst-Case-Szenarien kein hartes Echtzeitverhalten garantiert werden.

Echtzeitbetriebssysteme müssen im Gegensatz dazu auch im ungünstigsten Fall die Einhaltung definierter Antwortzeiten garantieren können. Dies betrifft vor allem die Bereiche Scheduling und Speicherverwaltung.

Fehlererkennung

Echtzeitbetriebssysteme müssen zusätzliche Fehlererkennungsmechanismen unterstützen.

Gängige Architekturen

Micro-Kernel

Bei dieser Architektur wird der eigentliche Betriebssystemkern als Task mit niedrigster Priorität laufen gelassen und der Echtzeit-Kernel übernimmt das Scheduling. Dabei besitzen die Echtzeit-Prozesse die höchste Priorität. Das bringt minimale Latenzzeiten mit sich.^[2]

Nano-Kernel

Ähnlich dem Micro-Kernel-Ansatz, jedoch besteht hier die Möglichkeit, neben dem eigentlichen Echtzeit-Kernel eine beliebige Anzahl anderer Betriebssystem-Kernel laufen zu lassen.

Pico-Kernel, Femto-Kernel, Atto-Kernel, usw.

Sind praktisch nichts anderes als Nano-Kernel, nur wollen deren Entwickler mit immer niedrigeren SI-Präfixen in der Bezeichnung explizit die Winzigkeit ihrer Kernel herausstellen.

Beispiele für Echtzeitbetriebssysteme

• ADwin
• ChorusOS von Chorus Systèmes S.A. / Sun Microsystems, diverse Lizenzen
• CMX-RTX von CMX Systems, Inc. für diverse Mikrocontroller^[3]
• eCos Ein freies Echtzeitbetriebssystem für eingebettete Systeme
• embOS Ein hoch effizientes Echtzeitsbetriebssystem
• Enea OSE
• EUROS
• FreeOSEK
• FreeRTOS Ein freies Echtzeitbetriebssystem für diverse Mikrocontroller
• LibeRTOS Ein freier Echtzeit-Linux Kernel
• LynxOS Ein unixoides Echtzeitbetriebssystem für vorwiegend kritische Anwendungen
• MicroC/OS-II Ein Echtzeitbetriebssystem, welches sich für sicherheitskritische Systeme eignet.
• MicroC/OS-MMU Ein Echtzeitbetriebssystem mit hardwaretechnisch unterstützten Speicherschutz und einer garantierte Laufzeit.
• NICOS Verwendung in einigen Nixdorf Computer Computern, sowie den Telefonanlagen 8818 und Octopus E Modell 300 / 800
• Nut/OS Das Echtzeitbetriebssystem des Open Source Projekts Ethernut.
• On Time RTOS-32 Ein Echtzeitbetriebssystem mit Win32-kompatibler Programmierschnittstelle
• OS-9 Ein Echtzeitbetriebssystem für Steuerungssysteme
• Palm OS Ein Echtzeitbetriebssystem speziell für PalmOne Pocket PCs
• PikeOS Ein Micro-Kernel-basiertes Echtzeitbetriebssystem für sicherheitskritische Systeme.
• PowerPac von IAR Systems für diverse Mikrocontroller
• QNX Ein unixoides Echtzeitbetriebssystem primär für eingebettete Systeme
• Real-Time Executive Ein Echtzeitbetriebssystem für die Hewlett-Packard 1000 Serie
• Real VMX Ein VxWorks Clone unter LGPL
• RMOS
• RT-11 Ein Echtzeitbetriebssystem für die PDP-11-Familie
• RTAI Echtzeit-Erweiterung für Linux
• RTEMS Quelloffenes Echtzeitbetriebssystem für Multiprozessor-Systeme
• RTLinux, Carrier Grade Linux beispielsweise von WindRiver Deutschland
• RTOS-UH Ein Echtzeitbetriebssystem für die Automatisierungstechnik
• RTOSVisor Parallelbetrieb eines allgemeinnützlichen Betriebssystemen und RTOS
• SCALE-RT
• SCIOPTA RTOS für kleine bis große und sicherheitskritische Systeme
• smx RTOS für ARM, Cortex, PowerPC basierte Mikrocontroller von Micro Digital Inc. ^[4]
• TTP-OS
• VxWorks zertifizierbares Betriebssystem
• Windows CE Echtzeitbetriebssystem von Microsoft für verschiedene Architekturen

Einzelnachweise

1. ↑ Neuer Echtzeitkern zur Verbesserung von Dynamik und Sicherheit eines navigierten Chirurgie-Assistenzroboters – Seite bei Xolopo; Stand: 28. Juli 2011
2. ↑ Linux als Echtzeitbetriebssystem
3. ↑ Real-Time Multi-Tasking Operating System for Microprocessors, Microcomputers and DSPs
4. ↑ [1]

Siehe auch

• Echtzeitsystem

Weblinks

• Real Time Linux Foundation, Inc. Sammlung von verschiedenen Linux-Echtzeitbetriebssystemen (englisch)
• Eine Liste von kommerziellen Echtzeitbetriebssystemen (englisch)
• Englische Wikipedia Seite mit einer Tabelle von EZBSen
• Selbstoptimierendes Echtzeitbetriebssystem für verteilte selbstoptimierende Systeme. (PDF-Datei; 933 kB)