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分时操作系统和实时操作系统分时操作系统：分时操作系统将系统处理机时间与内存空间按⼀定的时间间隔（划分时间⽚），采⽤轮转运⾏⽅式轮流地切换给各终端⽤户的程序使⽤（例如规定每个作业每次只能运⾏⼀个时间⽚）。
由于时间间隔很短，每个⽤户就感觉像独占全机⼀样，这样就解决了主机共享问题。
⽽对于⼈机交互，为实现⽤户键⼊命令后能对⾃⼰的作业及其运⾏及时控制或修改，各个⽤户的作业都必须留在内存中（作业在磁盘上是不能运⾏的），⽤时间⽚进⾏切换管理。
分时操作系统的特点是可有效增加资源的使⽤率，⽀持⼈机交互与资源共享。
例如UNIX系统就采⽤了剥夺式动态优先的CPU调度以⽀持分时操作。
简⽽⾔之，分时操作系统的核⼼原理在于将作业直接放⼊内存，并引⼊了时间⽚的概念，采⽤轮转运⾏的⽅式，规定每个作业每次只能运⾏⼀个时间⽚，然后就暂停该作业并⽴即调度下⼀个作业运⾏。
在不长的时间内使所有的作业都执⾏⼀个时间⽚的时间，便可以使每个⽤户都能及时地与⾃⼰的作业进⾏交互，从⽽使⽤户的请求得到及时响应。
这样就解决了在分时系统中最重要的及时接收、及时处理问题。
特征与其前辈批处理系统相⽐，分时系统有如下⼏个特点：·多路性：系统允许将多台终端同时连接到⼀台主机上，并按分时原则为每个终端分配系统资源，提⾼资源利⽤率，降低使⽤费⽤。
·独⽴性：各终端之间相互独⽴，互不⼲扰，每个⽤户都感觉像⼀⼈独占主机⼀样。
·及时性：⽤户的请求能在很短的时间内就得到响应。
·交互性：⽤户可通过终端与系统进⾏⼈机对话，例如请求多⽅⾯的服务。
实时操作系统：在某些领域（如军事、⼯业、多媒体等）要求系统能够实时响应并安全可靠，实时操作系统在这样的需求下诞⽣。
因此实时操作系统是指是指当外界事件或数据产⽣时，能够接受并以⾜够快的速度予以处理，其处理的结果⼜能在规定的时间之内来控制⽣产过程或对处理系统做出快速响应，调度⼀切可利⽤的资源完成实时任务，并控制所有实时任务协调⼀致运⾏的操作系统。
计算机联锁系统软件一、计算机联锁系统软件的总体结构计算机联锁系统软件的基本结构应设计成实时操作系统或实时调度程序支持下的多任务的实时系统，其软件的基本结构可归纳如下。
1．按照系统层次结构分类按照软件的层次结构，可分为三个层次，即人机对话层、联锁运算层和执行层，其结构如图7—17所示。
人机对话层完成人机界面信息处理；联锁运算层完成联锁运算；执行层完成控制命令的输出和表示信息的输入。
2．按照冗余结构划分按照冗余结构，可分为三取二系统的单软件结构和双机热备系统的双版本软件结构。
其小双版本软件结构，如图7—18所示。
3．按照联锁数据的组织形式划分按照联锁数据的组织形式，可分为联锁图表式软件结构和进路控制式的软件结构。
进路控制式的软结构(即模块化结构)如图7—19所示。
二、联锁数据与数据结构在计算机联锁系统中，凡参与联锁运算的有关数据统称为联锁数据：，联锁数据在存储器中的组成方法称为数据结构。
联锁数据包括静态数据(常量)和动态数据(变量)两大类，与之相对应的有静态数据结构和动态数据结构。
]．静态数据及其结构联锁程序需要哪些静态数据以及这些数据在存储器中的组织形式，对于联锁程序结构有很大的影响。
目前采用最多的是进路表型联锁和站场型联锁，对应的就存在两种不同的静态数据结构；进路表型静态数据结构和站场型静态数据结构。
建立任何一条进路都必须指明该进路的特性和有关监控对象的特征及其数量等，包括：进路性质，是列车进路还是调车进路；进路方向，是接车方向还是发车方向；进路的范围，即进路的两端，如果是迂回进路，还应指明变更点(相当于变通按钮所对应的位置)；肪护进路的信号机(名称)；进路中的轨道电路区段(名称)及数量；进路中的道岔(名称)、应处的位置、数量；进路所涉及的侵限绝缘轨道区段(名称)及检查条件；进路的接近区段(名称)；进路的离去区段(名称)；进路末端是否存在需要结合或照查的设施，如闭塞设备、机务段联系、驼峰信号设备等。
本文对四种实时操作系统(RTOS)特性进行分析和比较。
它们是：Lynx实时系统公司的LynxOS、QNX软件系统有限公司的QNX以及两种具有代表性的实时Linux--新墨西哥工学院的RT－Linux和堪萨斯大学的KURT－Linux。
近年来，实时操作系统在多媒体通信、在线事务处理、生产过程控制、交通控制等各个领域得到广泛的应用，因而越来越引起人们的重视。
1、基本特征概述QNX是一个分布式、嵌入式、可规模扩展的实时操作系统。
它遵循POSIX.1、(程序接口)和POSIX.2(Shell和工具)、部分遵循POSIX.1b(实时扩展)。
它最早开发于1980年，到现在已相当成熟。
LynxOS是一个分布式、嵌入式、可规模扩展的实时操作系统，它遵循POSIX.1a、POSIX.1b和POSIX.1c标准。
它最早开发于1988年。
RT－Linux是一个嵌入式硬实时操作系统，它部分支持POSIX.1b标准。
KURT－Linux不是为嵌入式应用设计的，不同于硬(hard)实时／软(soft)实时应用，他们提出"严格(firm)"实时应用的概念，如一些多媒体应用和ATM网络应用，KURT是为这样一些应用设计的"严格的"实时系统。
2、体系结构异同实时系统的实现多为微内核体系结构，这使得核心小巧而可靠，易于ROM固化，并可模块化扩展。
微内核结构系统中，OS服务模块在独立的地址空间运行，所以，不同模块的内存错误便被隔离开来。
但它也有弱点，进程间通信和上下文切换的开销大大增加。
相对于大型集成化内核系统来说，它必须靠更多地进行系统调用来完成相同的任务。
QNX是一个微内核实时操作系统，其核心仅提供4种服务：进程调度、进程间通信、底层网络通信和中断处理，其进程在独立的地址空间运行。
所有其它OS服务，都实现为协作的用户进程，因此QNX核心非常小巧(QNX4.x大约为12Kb)而且运行速度极快。
ucos多任务调度的基本原理题目：ucos多任务调度的基本原理引言：在嵌入式系统中，任务调度是一个重要而复杂的问题。
为了实现多任务的并发执行，实时操作系统（RTOS）ucos提供了一种成熟而高效的多任务调度方案。
本文将介绍ucos多任务调度的基本原理，包括任务管理、任务优先级、时间片轮转和中断处理等方面，以帮助读者更好地理解和应用ucos。
一、任务管理在ucos中，任务是系统中最基本的执行单位。
ucos的任务管理分为任务创建、任务删除和任务切换几个步骤。
1. 任务创建：ucos通过函数OSTaskCreate来创建任务。
该函数包括了任务的入口函数、任务的堆栈大小和任务的优先级等参数。
在任务创建过程中，ucos为任务分配堆栈空间，并把任务插入到任务就绪表中。
2. 任务删除：当任务完成了它的工作或者不再需要执行时，可以通过函数OSTaskDel来删除任务。
任务删除时，ucos会释放任务占用的资源，并将任务从任务就绪表中移除。
二、任务优先级ucos支持任务的优先级调度，即不同优先级的任务有不同的执行顺序。
优先级越高的任务会先于优先级较低的任务执行。
1. 任务优先级范围：ucos的任务优先级范围是0到ucos最大任务数减1（通常为256）。
优先级为0的任务为最高优先级任务，优先级为ucos 最大任务数减1的任务为最低优先级任务。
2. 任务的优先级设置：任务的优先级可以在任务创建的时候通过函数OSTaskCreate来设置，也可以在运行时通过函数OSTaskChangePrio来修改。
3. 任务的优先级比较和切换：ucos将优先级比较和任务切换过程放在了任务调度中，当有多个任务就绪时，ucos会选择优先级最高的任务执行。
任务调度过程是由ucos内核中的调度器负责的。
三、时间片轮转在ucos中，为了保证不同优先级任务的公平性和实时性，采用了时间片轮转的调度算法。
1. 时间片：时间片是指任务在一次调度中执行的时间。
实时操作系统的关键实时性体系结构实时操作系统（RTOS）是专为在严格的时间限制内完成特定任务而设计的操作系统。
它们在许多关键领域中发挥着重要作用，如航空航天、医疗设备、工业自动化等。
本文将探讨实时操作系统的关键实时性体系结构，包括其定义、特性、以及实现实时性的关键技术。
一、实时操作系统的定义与特性实时操作系统是一种特殊的操作系统，它能够保证在规定的时间内完成对外部事件的响应和处理。
这种系统的主要特点是具有高度的可靠性和可预测性。
以下是实时操作系统的一些基本特性：1. 确定性：RTOS必须能够在确定的时间内完成任务的调度和执行。
2. 可预测性：系统的行为和性能应该是可预测的，以便用户可以依赖其在规定时间内完成任务。
3. 优先级调度：RTOS通常采用优先级调度算法，以确保高优先级的任务能够优先执行。
4. 任务间通信：RTOS提供了多种任务间通信机制，如信号量、消息队列和共享内存等，以支持任务之间的协调和数据交换。
5. 资源管理：RTOS需要有效管理有限的资源，如CPU时间、内存和I/O设备，以避免资源竞争和死锁。
6. 容错性：RTOS应该具备一定的容错能力，能够在出现错误时快速恢复，保证系统的稳定运行。
二、实时操作系统的关键实时性体系结构实时操作系统的体系结构是实现其实时性的关键。
以下是一些核心的实时性体系结构组成部分：1. 内核设计：RTOS的内核是系统的核心，负责任务调度、资源分配和中断处理等。
内核的设计需要精简高效，以减少系统的响应时间。
2. 调度策略：调度策略是RTOS中最重要的组成部分之一。
常见的调度策略包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、轮转调度（RR）和优先级调度等。
3. 任务管理：RTOS需要能够创建、调度和管理任务。
任务可以是周期性的，也可以是偶发的，RTOS需要能够根据任务的属性和优先级进行有效管理。
4. 中断处理：中断是RTOS响应外部事件的重要机制。
RTOS需要能够快速响应中断，并在中断服务程序中执行必要的任务切换。
⼏种嵌⼊式实时操作系统的分析与⽐较VxWorks、µClinux、µC／OS-II和eCos是4种性能优良并被⼴泛应⽤的实时操作系统。
本⽂通过对这4种操作系统的主要性能进⾏分析与⽐较，归纳出它们的选型依据和适⽤领域。
1 4种操作系统的介绍(1)VxWorksVxWorks是美国WindRiver公司的产品，是⽬前嵌⼊式系统领域中应⽤很⼴泛，市场占有率⽐较⾼的嵌⼊式操作系统。
VxWorks实时操作系统由400多个相对独⽴、短⼩精悍的⽬标模块组成，⽤户可根据需要选择适当的模块来裁剪和配置系统；提供基于优先级的任务调度、任务间同步与通信、中断处理、定时器和内存管理等功能，内建符合POSIX(可移植操作系统接⼝)规范的内存管理，以及多处理器控制程序；并且具有简明易懂的⽤户接⼝，在核⼼⽅⾯甚⾄町以微缩到8 KB。
(2) µC／OS-IIµC／OS-II是在µC-OS的基础上发展起来的，是美国嵌⼊式系统专家Jean J．Labrosse⽤C语⾔编写的⼀个结构⼩巧、抢占式的多任务实时内核。
µC／OS-II 能管理64个任务，并提供任务调度与管理、内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务等功能，具有执⾏效率⾼、占⽤空间⼩、实时性能优良和可扩展性强等特点。
(3)µClinuxµClinux是⼀种优秀的嵌⼊式Linux版本，其全称为micro-control Linux，从字⾯意思看是指微控制Linux。
同标准的Linux相⽐，µClinux的内核⾮常⼩，但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强⼤的⽹络功能、出⾊的⽂件系统⽀持、标准丰富的API，以及TCP／IP⽹络协议等。
因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务的实现需要⼀定技巧。
(4)eCoseCos(embedded Configurable operating system)，即嵌⼊式可配置操作系统。
嵌入式实时多任务操作系统的特征介绍引言：适逢公司进行通用计算平台的硬件基础研究，在此硬件平台之上，必要引入通用的软件平台。
为此，操作系统无疑是最佳的选择。
在德国十二套软启动项目中，远程IO控制机的软件设计成功引入了实时多任务操作系统μC/OS—II, 本文结合作者的工作成果，针对μC/OS—II将嵌入式操作系统的基本特征和原理进行简单的描述，并对大家所熟知的实时特性概念进行简要的抛析。
嵌入式实时操作系统在国外在上世纪60年代便已发展，至今已有不下百种产品。
从在商业领域取得巨大成功的两个突出代表VxWorks和QNX；到开源并广泛传播的Linux；以及由知名公司所推出的WINCE等；再到由个人之力发展至今的μC/OS，每种操作系统皆有其自身的特点及所专长的应用领域，但同时作为嵌入式的实时多任务操作系统又有其共同的特征，以下将结合实际工作中所用到的μC/OS—II为大家进行简单的介绍。
首先，操作系统作为用户应用程序同系统硬件之间的接口，承担着系统全部软、硬件资源的分配、工作调度、控制协调并发活动的重任。
如图1所示为包含操作系统的软硬件体系结构。
图1比较于传统的PC机操作系统，除具有任务调度、同步机制、中断处理、文件功能外，嵌入式实时操作系统还具有如下几个主要特点：◆可裁减性，嵌入式系统开发所特有的一点便是具有有限的存储空间。
面向不同硬件资源的情况下，操作系统具有自身可裁减的特性，以适应系统的存储容量，以μC/OS—II为例，最小可将代码量裁减到2K+。
◆实时性，于军事及高端工业领域发展起来的嵌入式操作系统，系统所处运行环境极为复杂，要求极为苛刻。
对于外部的激励，操作系统能够及时的做出响应，来保证系统的可靠运行。
◆可移植性，操作系统作为通用型的软件平台，必要面对不同厂家、不同硬件架构的处理器平台。
因此为保证自身的可重用特性及兼容性的特点，操作系统多可进行移植，来适应不同处理器的硬件架构。
以μC/OS—II为例，在四款主流IP核PowerPC、ARM、MIPS和X86上皆可进行移植。
简述现代操作系统的主要分类现代操作系统的主要分类操作系统是计算机系统中最核心的软件之一，负责管理计算机硬件和软件资源，并为用户和应用程序提供接口。
现代操作系统的分类可以根据其所适用的场景、结构和功能来区分。
本文将简要介绍现代操作系统的主要分类。
一、单用户单任务操作系统单用户单任务操作系统是最早的操作系统类型，它只支持一个用户和一个任务。
这种操作系统的运行方式是顺序执行，即用户需要等待一个任务完成后才能进行下一个任务。
这种操作系统仅适用于简单的计算机应用场景，如早期的个人电脑。
由于其限制性较大，单用户单任务操作系统已经逐渐被更为高级的操作系统所取代。
二、单用户多任务操作系统单用户多任务操作系统是第二代操作系统，支持一个用户同时运行多个任务。
这种操作系统通过在不同任务之间进行切换，实现了任务间的并发执行。
用户可以通过快速切换和时间片轮转机制，在不同任务之间进行切换，提高了计算机的利用率。
Windows和Mac OS就属于单用户多任务操作系统。
三、多用户操作系统多用户操作系统是支持多个用户同时使用计算机的操作系统。
在多用户操作系统中，每个用户可以独立地运行各自的任务和程序，彼此之间互不干扰。
这种操作系统常见于服务器和大型主机系统，例如UNIX和Linux操作系统。
四、分时操作系统分时操作系统是一种特殊的多用户操作系统，它通过时间片轮转和快速切换的技术，为多个用户提供同时访问计算机的能力。
在分时操作系统中，计算机的处理器时间被划分为若干时间片，每个时间片内只有一个用户可以占用处理器。
常见的分时操作系统包括UNIX和Linux。
五、实时操作系统实时操作系统是一种根据任务的截止时间要求来进行任务调度的操作系统。
实时操作系统被广泛应用于对实时性要求较高的场景，如航空航天、军事指挥等。
实时操作系统主要分为硬实时操作系统和软实时操作系统。
硬实时操作系统具有严格的任务响应时间要求，而软实时操作系统则对任务的响应时间要求相对较低。
在21世纪的今天,物联网技术发展迅速,并被广泛应用到工业控制的各个领域之中,正在成为工业革命和工业改造的主导技术力量。
这都是在产生和发展了实时操作系统之后,才成为现实的。
一台或几台计算机只有在实时操作系统的统一组织和合理调度之下,才能组成一个实时控制系统,才能实现对复杂的工业过程的实时控制。
而它又是在一般操作系统(简称为OS)基础上发展起来的,要设计实时OS,应首先掌握OS的一般原理,运用设计OS的基本方法和技巧,结合实时OS的结构特点加以具体实现。
本文将在介绍OS有关概念的基础上,对实时OS进行详细分析,以使我们从实时OS出发,来解剖Z-80系统监控程序,掌握Z-80微机工业实时控制系统的实时OS的设计方法和技巧,并进一步展开系统应用程序设计的讨论。
1实时系统的特征实时系统是能及时响应外部发生的随机事件,并以足够快的速度完成对事件的处理的计算机应用系统。
所谓外部事件是指与计算机相连接的设备(探测设备,控制对象,键盘等)提出的服务要求,如数据采集,情报检索,控制器输出等。
由此可见,实时系统具有如下特点:1.1对外部事件响应须在一定时间内完成例如,雇员上下班排队打卡时,计算机须在几秒钟内捕获卡片上的数据,如果在下一张卡片插入时未获取数据,该数据就会丢失。
同样,要求的各种输出也须在一定时间完成。
这一时间总和叫系统响应时间,范围一般从几毫秒到几秒,缩短响应时间是设计实时系统的关键。
1.2必须满足一定峰值负荷要求一个实时系统的负荷可能很不均匀,但必须满足一定峰值负荷要求。
例如,实时雇员考勤系统,早晚上下班时,该系统频繁工作,从打卡机捕获和处理数据的能力须满足雇员上下班记录出勤情况要求。
1.3与实时系统相关的另一重要问题由于输入数据由系统本身捕获,因此,该数据只有在系统中才有效,而且只能通过系统来访问。
因此实时系统的可靠性至关重要。
总之,设计实时系统要考虑:响应时间、吞吐率、暂存时间、多任务计算、优先级、运行时间、任务同步与关键任务计算、可靠性参数等。
第一章嵌入式系统导论1、RTOS指的是什么？嵌入式系统的定义是什么？P2RTOS指的是嵌入式实时操作系统（Real Time Operating System）。
嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2、按嵌入式软件结构分类，嵌入式系统可分为哪几类？P9循环轮询系统、前后台系统、单处理器多任务系统、多处理器多任务系统第三章嵌入式软件系统1、什么是“零拷贝”（零复制）技术？P71-72所谓“零拷贝”技术，是指TCP/IP协议栈没有用于各层间数据传递的缓冲区，协议栈各层间传递的都是数据指针，只有当数据最终要被驱动程序发送出去或是被应用程序取走时，才进行真正的数据搬移。
2、（并发，多任务多操作系统）目前操作系统的体系结构有哪些？单块结构、层次结构、客户/服务器（微内核）结构。
第四章嵌入式实时内核基础1、中断响应时间、中断延迟时间的概念是什么？什么是响应性？P126、P124、P94中断响应时间是指从中断发生到开始执行用户中断服务程序的第一条指令之间的时间。
中断延迟时间是指从中断发生到系统获知中断，并且开始执行中断服务程序所需要的最大滞后时间。
响应性是指识别外部事件，并服务该事件。
中断延迟时间=最大关中断时间+中断嵌套时间+硬件开始处理中断到开始执行ISR第一条指令之间的时间最大关中断时间=MAX[MAX(内核关中断时间)，MAX（应用关中断时间）]中断响应时间=中断延迟+保存CPU内部寄存器的时间中断响应时间（抢占式调度）=中断延迟+保存CPU内部寄存器的时间+内核中断服务程序入口函数的执行时间2、可抢占内核与抢占式调度的概念分别是什么？P97可抢占内核：即使正在执行的是内核服务函数，也能响应中断，并且中断服务程序退出时能进行任务重新调度。
如果有优先级更高的任务就绪，就立即让高优先级任务运行，不要求回到被中断的任务，将未完成的系统调用执行完。
实时操作系统的设计与开发随着社会科技的不断进步，人们对于计算机系统的要求越来越高，尤其是在工业制造、军事领域、航空航天等较为敏感的领域，对于操作系统的实时性提出了更高的要求。
实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）应运而生，它要求系统能在指定的时间内响应外部事件并完成任务，也就是要有硬性的时间限制。
因此，本文将从实时操作系统的基本原理、应用场景、设计要求、实现方法和开发技术等方面进行探讨。
一、实时操作系统的基本原理实时操作系统（RTOS）一般分为硬实时和软实时两种情况。
硬实时要求任务必须在规定的时间内及时完成；而软实时则是要求在规定的时间内完成一定程度上的任务，不完成则不能再继续使用。
实时操作系统的基本原理是在为应用程序提供一个“实时环境”，它在规定的时间内必须有相应的响应时间和任务完成时间。
在实时环境中，任务被分为多个不同的优先级，并被动态地调度和分配时间片来保证整个系统运行的流畅性。
这种机制使得操作系统可以保证低延迟、高可靠、高吞吐量等优点。
二、实时操作系统的应用场景实时操作系统主要应用于机器人控制、航空航天、智能家居、工业自动化、医疗器械、物联网等领域。
其应用范围与需求极其广泛，主要的体现在以下几个方面：1. 机器人控制机器人控制需要实时响应时间和准确的运动控制，RTOS的设计可以满足这一需求，从而实现更准确和可靠的控制。
2. 航空航天在航空航天领域，RTOS的任务主要是控制/监控、通信、数据记录等。
其主要特点是响应时间要求特别高、CPU占用率相对较高以及具有非常高的可靠性。
3. 智能家居在智能家居应用中，RTOS可以完成智能家居设备与音频视频设备的连接管理、任务调度等任务。
其主要特点是即时启动、运行稳定、响应速度快等特点。
4. 工业自动化工业自动化应用主要有过程控制、机器控制、制造执行系统和在线质量控制等领域。
在这些领域，RTOS主要实现数据采集及控制指令实时处理等任务。
浅析实时多任务操作系统的结构
【摘要】本文首先从实时系统的特征引入，然后通过介绍操作系统的分类和定义，来引出实时多任务操作系统的基本构成和主要特点。
最后简要讨论一下z-80微机系统的os监控程序的组成及功能，并在此基础上展开z-80微机工业实时控制系统的实时操作系统的分析。
【关键词】实时操作系统；多任务操作系统；结构
在21世纪的今天，物联网技术发展迅速，并被广泛应用到工业控制的各个领域之中，正在成为工业革命和工业改造的主导技术力量。
这都是在产生和发展了实时操作系统之后，才成为现实的。
一台或几台计算机只有在实时操作系统的统一组织和合理调度之下，才能组成一个实时控制系统，才能实现对复杂的工业过程的实时控制。
而它又是在一般操作系统（简称为os）基础上发展起来的，要设计实时os，应首先掌握os的一般原理，运用设计os的基本方法和技巧，结合实时os的结构特点加以具体实现。
本文将在介绍os有关概念的基础上，对实时os进行详细分析，以使我们从实时os出发，来解剖z-80系统监控程序，掌握z-80微机工业实时控制系统的实时os的设计方法和技巧，并进一步展开系统应用程序设计的讨论。
1 实时系统的特征
实时系统是能及时响应外部发生的随机事件，并以足够快的速度完成对事件的处理的计算机应用系统。
所谓外部事件是指与计算机
相连接的设备（探测设备，控制对象，键盘等）提出的服务要求，如数据采集，情报检索，控制器输出等。
由此可见，实时系统具有如下特点：
1.1 对外部事件响应须在一定时间内完成
例如，雇员上下班排队打卡时，计算机须在几秒钟内捕获卡片上的数据，如果在下一张卡片插入时未获取数据，该数据就会丢失。
同样，要求的各种输出也须在一定时间完成。
这一时间总和叫系统响应时间，范围一般从几毫秒到几秒，缩短响应时间是设计实时系统的关键。
1.2 必须满足一定峰值负荷要求
一个实时系统的负荷可能很不均匀，但必须满足一定峰值负荷要求。
例如，实时雇员考勤系统，早晚上下班时，该系统频繁工作，从打卡机捕获和处理数据的能力须满足雇员上下班记录出勤情况要求。
1.3 与实时系统相关的另一重要问题
由于输入数据由系统本身捕获，因此，该数据只有在系统中才有效，而且只能通过系统来访问。
因此实时系统的可靠性至关重要。
总之，设计实时系统要考虑：响应时间、吞吐率、暂存时间、多任务计算、优先级、运行时间、任务同步与关键任务计算、可靠性参数等。
2 实时操作系统
计算机在发展初期，是没有os的，计算机操作过程用人工来控
制，程序员把编好的程序和数据，通过输入介质把程序一道道地输入到计算机中，每输入一道程序，便启动一次计算机运行，并在程序员控制下，不断干预计算机的执行过程，直到程序完成。
这种操作过程显然不适于多道程序并行处理，自动，连续工作，且要求及时对瞬态过程做出反应的工业实时控制系统。
os的出现，使计算机实现了操作过程管理的自动化，充分发挥了计算机的高效能和高速处理能力，使计算机的适应性愈来愈强，应用范围愈来愈广，其os也随之愈来愈复杂。
目前os按其处理功能已分成三大分支，即批处理os；分时os和实时os。
同一台计算机，因配置的os不同而具有不同的功能。
因此，os的出现，使我们在计算机硬件系统的基础上获得了一个功能更强，应用范围更广的计算机。
这在物联网技术发展迅猛的时代尤其重要。
2.1 os的分类和定义
计算机系统的os，因其资源的不同而有很大差异，人们根据os 的具体功能把他分为三类。
2.1.1 批处理os：是指提高计算机效率和处理能力，操作实用方便，减少人工干预的一种os。
但他在用户对计算结果进行分析判断乃至反复修改方案的过程是十分不便的，因此，人们又提出了分时os。
2.1.2 分时os：为了即充分利用现代计算机的高速处理能力，依靠分时os把计算机运行处理的时间分割成为各个终端作业服务的独立单元，计算机轮流为各个终端设备的作业服务，在计算机的数
据处理和情报收集网络系统中主要是应用了上述的分时os。
在上述的分时os中，仅要求计算机在允许的时间内能及时响应终端的请求便可。
但在工业实时控制系统中，要求必须对外来信息快速响应和处理，否则，就会出现信息丢失的后果。
于是，人们又发展了实时os。
2.2 实时os的基本构成和主要特点
os是一组系统资源的管理程序，依靠它来实现对处理机的管理、存储管理、设备管理、信息管理、中断管理等五个功能。
计算机的实时os同样要具备这五个功能，现分述如下：
2.2.1 处理机管理：首先必须考虑如何来使用计算机，在工业实时控制系统中，计算机的控制对象不可能是单一的，例如一个车床控制系统中，要有两套驱动步进电机，要有键盘，显示器等外设，对于其中每一个具体的控制对象都存在着何时和怎样使用处理机
的问题，所以处理机管理要解决调度问题。
2.2.2 存储管理：os中的存储管理技术随着计算机系统功能的不断扩大，而不断提高，目前已由初期的简单的静态发展成动态分配，由实际存储发展为虚拟存储空间。
其方法大致有静态、动态地址分配、动态页面内存管理这三种。
2.2.3 设备管理：设备管理是os中所具有的基本功能。
实时系统要及时地接受和处理实时信息，并在规定时间里对实时工作的设备发出控制信息，而不出现信息丢失的现象，就必须依靠os来保证计算机和实时设备能在灵活的被控状态下并行工作。
这就要求实
时os具有：对外设实施监督并记录其工作状态、对外设实行并行运行的管理、对使用外设信息（包括启动，中断，结束等）进行输入与输出操作的功能。
2.2.4 信息管理：计算机要处理大量的信息，那些暂时还未采集传送和处理操作的信息，就暂时存在便于检索的储存区域内，以备即时之需。
因此，文件系统是实时os质量的重要内容。
2.2.5 中断管理功能：是实时os进行实时管理的具体手段和方法，因此，微机的工业实时控制系统是在中断管理下进行工作的。
中断管理系统要求硬件应设置中断监视和响应装置，软件应设置灵活的中断处理程序。
一般地实时系统中的各种中断可按其优先级别由高到低分为机器中断、程序中断、时钟中断、外部设备中断这四种。
通过以上说明，计算机的工业实时控制系统依靠实时os的管理才能实现，虽然实时os因计算机不同而不同，但任何计算机的工业实时控制系统都不能缺少实时os，而且，实时os的功能愈强愈完善，该系统用户使用起来愈方便，愈可靠。
下面结合z-80系列微机系统监控程序分析如何建立微机工业实时控制系统的实时os，并在此基础上，展开应用程序设计的讨论。
3 z-80监控程序与实时os
3.1 z-80系统监控程序
z-80监控程序虽然较低级，但它们是一种os。
可在系统中用来对整个系统通电或复位后进行初始引导，以便系统进入运行状态；
用来键入接受或保存机器编码的源程序；用来监控执行，调式或修改源程序，以及显示相应储存单元或缓冲寄存器的内容。
z-80监控程序这些具体作用是通过：ram区和使用子程序块及表格、监控程序的地址表、监控程序总体结构出发及复位、初始引导程序、更新显示程序、键盘分析处理程序的管理程序来实现的
z-80系统监控程序还具有处理保存用户程序的功能，依靠它来把用户程序转储于外部磁带或固化到eprom中，使用时，便可顺序装入内存ram进行运行。
3.2 实时系统的系统管理程序与监控程序
因为z-80单板机的工业实时控制系统和z-80单板机系统有很大的差别。
在进行系统管理程序的设计过程中，如何最大限度地开发系统的软件，硬件资源，是设计工作中必须认真考虑的一个重要问题，现有资源利用好，系统程序的工作量可相应减少，功能也可相应提高。
4 结论
综上所述，首先设计实时系统一定要考虑响应时间、吞吐率、暂存时间、多任务计算、优先级、运行时间、任务同步与关键任务计算、可靠性参数等特征。
其次明确计算机的实时os也要具备os的实现对处理机的管理，存储管理，设备管理、信息管理，中断管理这五个功能。
最后讨论了一下将z-80微型计算机应用到工业实时控制系统中去，组成一个以z-80微机为核心的工业实时控制系统。
以上只是提出如何在深入了解实时多任务os的基础上如何实现
微机工业实时控制系统的一些想法，具体实现，本篇不再叙述。
【参考文献】
[1]y.柏克.多微机处理口系统[m].西安交通大学出版社，1986.
[2]袁由光.实时系统中的可靠性技术[m].清华大学出版社，1995.
[责任编辑：王静]。
