ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ МІЖ ОПЕРАЦІЙНИМИ СИСТЕМАМИ РЕАЛЬНОГО ЧАСУ І СУПЕРЦИКЛАМИ

Maksym Zalizovskyi, N. Huzynets

Анотація


У роботі проаналізовано та здійснено порівняння доцільності збільшення складності коду у контексті часових переваг, які надають різні архітектурні рішення. У зв'язку з проблемами кібер-фізичних систем сучасності, які сильно залежать від віддаленого керування через Інтернет, дослідження акцентує увагу на важливості вибору архітектури для створення великомасштабних систем, що мають миттєво реагувати на дії користувачів.

Дослідження визначає переваги використання операційної системи реального часу (RTOS), оскільки вона дозволяє здійснювати легкі оновлення та покращення коду без порушення незалежних завдань. Її псевдопаралельний механізм виконання завдань підвищує швидкість реакції системи, забезпечуючи виконання запитів користувачів у реальному часі.

У порівнянні з RTOS, архітектура суперциклу може викликати значні затримки у реакції на дії користувачів у великомасштабних системах через послідовне виконання завдань. Крім того, виникають складнощі утримання системи через накопичення завдань з часом, що ускладнює подальшу модернізацію та покращення продуктивності системи.

Після порівняльного аналізу діаграм часу стає зрозумілим, що в малих завданнях RTOS може призвести до більшого збитку, ніж користі, і ускладнити створення системи, незалежно від надійності та можливості виконання завдань паралельно. Однак у великомасштабних системах використання RTOS обґрунтоване через його зручність модернізації та незалежність завдань.

На основі проведеного дослідження виділено важливі моменти для правильного вибору архітектури перед початком впровадження певного завдання. Зокрема, модна передбачити кожне завдання, яке система повинна виконувати, встановити пріоритети та порядок їх виконання. У випадку потреби в миттєвій відповіді системи від користувача або виконання кількох завдань одночасно рекомендується використовувати RTOS. Для випадків з невеликою кількістю завдань рекомендується використовувати архітектуру суперциклу, що забезпечує виконання завдань послідовно і не втрачає час на перемикання контекстів між ними.

Ключові слова: ОСРЧ, суперцикл, вбудовані системи, архітектура.


Повний текст:

PDF (English)

Посилання


  1. Salehi M. Discovery and identification of memory corruption vulnerabilities on bare-metal embedded devices / M. Salehi, L. Degani, M. Roveri, D. Hughes, B. Crispo // IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing. – 2022. – Vol. 20(2). – P. 1124-1138.
  2. Chakrabarty A. Exploring the Features of FreeRTOS and Testing the Performance Using Arduino - To Compare FreeRTOS Performance with ARTE / A. Chakrabarty, G. Gayathri, U. S. Manaswini, R. Maheswari // International Journal of Management, Engineering and Technology. – 2023. – Vol. 1(1). – P. 23-41.
  3. Hee Y. H. Embedded operating system and industrial applications: a review / Y. H. Hee, M. K. Ishak, M. S. Asaari, M. T. A. // Bulletin of Electrical Engineering and Informatics. – 2021. – Vol. 10(3). – P. 687-1700.
  4. De Sio C. Evaluating reliability against SEE of embedded systems: A comparison of RTOS and bare-metal approache / C. De Sio, S. Azimi, L. Sterpone // Microelectronics Reliability. – 2023. – Vol. 150. – P. 115124.
  5. Restuccia F. ARTe: Providing real-time multitasking to Arduino / F. Restuccia, M. Pagani, A. Mascitti, M. Barrow, M. Marinoni, A. Biondi, ... R. Kastner // Journal of Systems and Software. – 2022. – Vol. 186. – P. 111185.
  6. Seetha R. Benchmarking on RISC-V core and performance analysis of two open-source real-time operating systems / R. Seetha, R. Nandakumar // IEEE International Conference on Communications. – 2023. – P. 381-393.
  7. Mamone D. On the analysis of real-time operating system reliability in embedded systems / D. Mamone, A. Bosio, A. Savino, S. Hamdioui, M. Rebaudengo // IEEE International Symposium on Defect and Fault Tolerance in VLSI and Nanotechnology Systems (DFT). – 2020. – P. 1-6.
  8. Lange A. B. HartOS-A hardware implemented RTOS for hard real-time applications / A. B. Lange, K. H. Andersen, U. P. Schultz, A. S. Sorensen // IFAC Proceedings. – 2012. – Vol. 45(7). – P. 207-213.
  9. Mohammad A. Real-time Operating Systems (RTOS) for embedded systems / A. Mohammad, R. Das, M. A. Islam, F. Mahjabeen // Asian Journal of Mechatronics and Electrical Engineering. – 2023. – Vol. 2(2). – P. 95-104.
  10. Mohammad, A., Das, R., Islam, M. A., & Mahjabeen, F. (2023). Real-time Operating Systems (RTOS) for Embedded Systems. Asian Journal of Mechatronics and Electrical Engineering, 2(2), 95-104.
  11. Singh J. P. Experimental analysis of performance paradigms for Real Time Operating System (RTOS) / J. P. Singh, S. Yadav, V. K. Chauhan, J. K. Bhatia, P. K. Singh // 11th International Conference on System Modeling & Advancement in Research Trends (SMART). – 2022. – P. 1-5.
  12. Banbury C. Micronets: Neural network architectures for deploying tinyml applications on commodity microcontrollers / C. Banbury, C. Zhou, I. Fedorov, R. Matas, U. Thakker, D. Gope, ... P. Whatmough // Proceedings of machine learning and systems. – 2021. – Vol. 3. – P. 517-532.
  13. Chéour R. Microcontrollers for IoT: optimizations, computing paradigms, and future directions / R. Chéour, S. Khriji, O. Kanoun // IEEE 6th World Forum on Internet of Things (WF-IoT). – 2021. – P. 48-77.




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/eli.26.4

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.