Echtzeitbetriebssystem

Echtzeitbetriebssystem

 

[engl. real time operating system], ein Betriebssystem, welches eine Datenverarbeitung in Echtzeit gestattet, d. h., die Verarbeitung erfolgt ohne merkliche Verzögerung zu dem auslösenden Ereignis. Zur tatsächlichen Echtzeitverarbeitung müssen zum einen die Anwendungsprogramme geeignet programmiert und zum anderen die Hardware entsprechend leistungsfähig sein.

 

Ein Echtzeitbetriebssystem muss mehreren Anforderungen genügen: Es muss zunächst garantieren, dass für bestimmte Aktionen vorgegebene Zeitspannen eingehalten werden. Da in der Praxis oft mehrere Aktionen in kurzer Zeit aufeinander folgen, sollte ein Echtzeitbetriebssystem Multitasking oder Multiprozessorverarbeitung unterstützen. Weiter muss es die Ressourcen zur Steuerung zeitlicher Abläufe und zur Kommunikation und Synchronisation von Prozessen bereitstellen, definiert auf Fehlerzustände reagieren, die Unterbrechungsfähigkeit (Interrupt) sicherstellen sowie Rechenprozesse und Systemspeicher sicher verwalten.

 

Infolge dieser Anforderungen bestehen Echtzeitbetriebssysteme aus einem Microkernel, der die wichtigsten Aufgaben besonders schnell und effizient erledigt, und Software-Modulen, welche die restlichen Systemaufgaben übernehmen und vom Microkernel koordiniert werden. Der Microkernel beinhaltet die Systemuhr, den Ablaufplaner (Scheduler) und die Speicher- und Zeitkontrollverwaltung. Er steuert die Rechenprozesse und Ablauf und Verteilung der Rechenprozesse in Abhängigkeit von den vorhandenen Ressourcen.

 

Echtzeitbetriebssysteme besitzen spezielle Elemente und Methoden zur Synchronisation von Rechenprozessen (z. B. mit Semaphoren) zur Speicherverwaltung (sog. zweite Speicherverwaltung mit speziellen Listen und Mechanismen, um den im System vorhandenen Arbeitsspeicher zur Laufzeit mit Programmcode zu füllen) und zur Reaktion auf Interrupts und Signale. Die Nutzung dieser Elemente zur zeitlichen Steuerung und Behandlung von Ausnahmen bildet den Hauptunterschied zu konventionellen Betriebssystemen.

 

Ein verbreitetes Echtzeitbetriebssystem ist QNX.