2.1.1 Выполнение в режиме реального времени

Традиционные ОС исполнения в режиме реального времени предназначены для процессоров без MMU. На этих операционных системах всё адресное пространство плоское или линейное, без защиты памяти между ядром и приложениями, как показано на Рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Архитектура традиционной RTOS.

На Рисунке 2.1 показана архитектура выполнения реального времени, где основное ядро, подсистемы ядра и приложения совместно используют одно и то же адресное пространство. Эти операционные системы используют немного памяти и имеют небольшой размер, так как ОС и приложения сгруппированы в единый образ. Как следует из названия, они по своей природе работают в режиме реального времени, потому что нет накладных расходов системных вызовов, передачи сообщений или копирования данных. Однако, поскольку ОС не обеспечивает защиты, всё программное обеспечение, работающее в системе, должно быть надёжным. Добавление нового программного обеспечения становится не очень приятным действием, потому что оно должно быть тщательно протестировано, чтобы не обрушить всю систему. Кроме того, очень трудно добавлять приложения или модули ядра динамически, так как система должна быть выключена. Под эту категорию подпадают большинство патентованных и коммерческих RTOS.

В течение последнего десятилетия встраиваемые системы были свидетелями сдвига парадигмы по отношению к архитектуре.Традиционная модель встраиваемой системы основана на жёстко контролируемом программном обеспечении, работающем на платах устройств; стоимость памяти и размер запоминающего устройства больше ограничивались количеством программ, которые могли быть запущены в данной системе. Надёжность работы в режиме реального времени, использующей плоскую модель памяти, достигалась за счёт процесса тщательного тестирования. Однако, так как цены на оперативную и флеш память упали, а вычислительная мощность стала дешевле, встраиваемые системы начали иметь всё больше и больше программного обеспечения. И многое из этого программного обеспечения было не только системным программным обеспечением (таким как драйверы или сетевой стек), но и приложениями. Так программное обеспечение тоже начало становиться фактором, влияющим на продажи встроенных систем, которые традиционно оценивались главным образом по аппаратным возможностям. Работа в режиме реального времени не подходит для крупномасштабных интеграций программного обеспечения; поэтому были серьёзно рассмотрены альтернативные модели с целью получения большего количества программного обеспечения, работающего в системе. Двумя такими моделями для операционных систем являются монолитные и микроядерные модели. Это подходит для процессоров с MMU. Заметим, что если сам процессор не имеет MMU, то ОС не имеет альтернативы, кроме как обеспечить плоскую модель адресации. (uClinux, происходящий от Linux, работает на процессорах без MMU и обеспечивает плоское адресное пространство.)