RTOS与linux区别

一句话解释：
linux是分时系统，不过可以通过配置内核改成实时。
嵌入式Linux 系统是在原来Linux的发行版本之上进行了优化和改进的，用于嵌入式的移动终端等设备的嵌入式Linux系统现在基本上都是实时性较高的，但有些LiNUX系统还是分时系统，

实时操作系统　　实时操作系统
　　英文称Real Time Operating System，简称RTOS。
　　1.实时操作系统定义
　 　实时操作系统（RTOS）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 统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。因而，提供及时响应和高可靠性是其主要特点。实时操作系统有硬实时和软实时之分，硬实时要求 在规定的时间内必须完成操作，这是在操作系统设计时保证的；软实时则只要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可。我们通常使用的操作系统在经过一定改 变之后就可以变成实时操作系统。
　　实时操作系统是保证在一定时间限制内完成特定功能的操作系统。例如，可以为确保生产线上的机器人能获取某个物 体而设计一个操作系统。在“硬”实时操作系统中，如果不能在允许时间内完成使物体可达的计算，操作系统将因错误结束。在“软”实时操作系统中，生产线仍然 能继续工作，但产品的输出会因产品不能在允许时间内到达而减慢，这使机器人有短暂的不生产现象。一些实时操作系统是为特定的应用设计的，另一些是通用的。 一些通用目的的操作系统称自己为实时操作系统。但某种程度上，大部分通用目的的操作系统，如微软的Windows NT或IBM的OS/390有实时系统的特征。这就是说，即使一个操作系统不是严格的实时系统，它们也能解决一部分实时应用问题。
　　2.实时操作系统的特征
　　1）多任务；
　　2）有线程优先级
　　3）多种中断级别
　　小的嵌入式操作系统经常需要实时操作系统，内核要满足实时操作系统的要求。
　　3.实时操作系统的相关概念
　　（1）基本概念
　　代码临界段：指处理时不可分割的代码。一旦这部分代码开始执行则不允许中断打入；
　　资源：任何为任务所占用的实体；
　　共享资源：可以被一个以上任务使用的资源；
　　任务：也称作一个线程，是一个简单的程序。每个任务被赋予一定的优先级，有它自己的一套CPU寄存器和自己的栈空间。典型地，每个任务都是一个无限的循环，每个任务都处在以下五个状态下：休眠态，就绪态，运行态，挂起态，被中断态；
　　任务切换：将正在运行任务的当前状态（CPU寄存器中的全部内容）保存在任务自己的栈区，然后把下一个将要运行的任务的当前状态从该任务的栈中重新装入CPU的寄存器，并开始下一个任务的运行；
　　内核：负责管理各个任务，为每个任务分配CPU时间，并负责任务之间通讯。分为不可剥夺型内核于可剥夺型内核；
　　调度：内核的主要职责之一，决定轮到哪个任务运行。一般基于优先级调度法；
　　（2）关于优先级的问题
　　任务优先级：分为优先级不可改变的静态优先级和优先级可改变的动态优先级；
　　优先级反转：优先级反转问题是实时系统中出现最多的问题。共享资源的分配可导致优先级低的任务先运行，优先级高的任务后运行。解决的办法是使用“优先级继承”算法来临时改变任务优先级，以遏制优先级反转。
　　（3）互斥
　　虽然共享数据区简化了任务之间的信息交换，但是必须保证每个任务在处理共享共享数据时的排他性。使之满足互斥条件的一般方法有：关中断，使用测试并置位指令（TAS），禁止做任务切换，利用信号量。
　　因为采用实时操作系统的意义就在于能够及时处理各种突发的事件，即处理各种中断，因而衡量嵌入式实时操作系统的最主要、最具有代表性的性能指标参数无疑应该是中断响应时间了。中断响应时间通常被定义为：
　　中断响应时间=中断延迟时间+保存CPU状态的时间+该内核的ISR进入函数的执行时间[2]。

　　中断延迟时间=MAX(关中断的最长时间，最长指令时间) + 开始执行ISR的第一条指令的时间[2]。

分时操作系统　　【词语】：分时操作系统
　　【注音】：fēn shí cāo zuò xì tǒng
　　【英文】：Time-sharing Operating System
　 　【释义】：使一台计算机同时为几个、几十个甚至几百个用户服务的一种操作系统。把计算机与许多终端用户连接起来，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，轮流地切换给各终端用户的程序使用。由于时间间隔很短，每个用户的感觉就像他独占计算机一样。分时操作系统的特点是可有效增加资源的 使用率。例如UNIX系统就采用剥夺式动态优先的CPU调度，有力地支持分时操作。
　　产生分时系统是为了满足用户需求所形成的一种新型 OS 。它与多道批处理系统之间，有着截然不同的性能差别。用户的需求具体表现在以下几个方面: 人—机交互 共享主机 便于用户上机
　　分时系统的基本思想
　　时间片 ：是把计算机的系统资源（尤其是 CPU时间）进行时间上的分割，每个时间段称为一个时间片，每个用户依次轮流使用时间片。
　　分时技术：把处理机的运行时间分为很短的时间片，按时间片轮流把处理机分给各联机作业使用。
　　分时操作系统：是一种联机的多用户交互式的操作系统。一般采用时间片轮转的方式使一台计算机为多个终端服务。对每个用户能保证足够快的响应时间，并提供交互会话能力。
　　设计目标： 对用户的请求及时响应，并在可能条件下尽量提高系统资源的利用率。
　　适合办公自动化、教学及事务处理等要求人机会话的场合。
　　工作方式:
　　一台主机连接了若干个终端；每个终端有一个用户在使用；交互式地向系统提出命令请求；系统接受每个用户的命令；采用时间片轮转方式处理服务请求；并通过交互方式在终端上向用户显示结果；用户根据上步结果发出下道命令
　　分时系统实现中的关键问题：及时接收。及时处理。
　　特征：
　　交互性：用户与系统进行人机对话。
　　多路性：多用户同时在各自终端上使用同一CPU。
　　独立性：用户可彼此独立操作，互不干扰，互不混淆。
　　及时性：用户在短时间内可得到系统的及时回答。

　　影响响应时间的因素：终端数目多少、时间片的大小、信息交换量、信息交换速度。

例子：
分时——现在流行的PC，服务器都是采用这种运行模式，即把CPU的运行分成若干时间片分别处理不同的运算请求
实时——一般用于单片机上，比如电梯的上下控制中，对于按键等动作要求进行实时处理

linux是分时系统，不过可以改成实时的如：UCOS就是linux修改而来的实时系统，至于他们的区别，下以引用百度中的类似回答，个人感觉简单明了：“分时系统是 一个系统可以同时为两个或两个以上的账户服务！
实时系统 是能立即对指令做出反应的操作系统！微软的常见系统不能吧！而且还死机！战斗机中的操作系统就是实时的系统，想想如果别人打仗时战斗机中的电脑反应的是飞行员上一条指令或死机了，谁还敢开这架飞机呢？”

以下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。
　　LynxOS目前还不是一个微内核结构的操作系统，但它计划使用所谓的”Galaxy”技术将其从大型集成化内核改造成微内核，这一技术将在 LynxOS 3.0中引入。新的28Kb微内核提供以下服务：核心启动和停止、底层内存管理、出错处理、中断处理、多任务、底层同步和互斥支持。
　　RT－Linux实现了一个小的实时核心，仅支持底层任务创建、中断服务例程的装入、底层任务通信队列、中断服务例程(ISR)和Linux进 程。原来的非实时Linux核心作为一个可抢先的任务运行于这个小核心之上，所有的任务都在核心地址空间运行。它不同于微内核和大型内核，属于实时 EXE(realtime executive)体系结构。其可靠性和可维护性对电信服务系统来说都不够理想。
　　KURT－Linux核心包括两个部分：内核和实时模块。内核负责实时事件的调度，实时模块为用户进程提供特定的实时服务。它不属于微内核结构。
　　3、调度策略分析
　　任务调度策略是直接影响实时性能的因素。尽管调度算法多种多样，但大多由单调率算法(RM)和最早期限优先算法(EDF)变化而来。前者主要用 于静态周期任务的调度，后者主要用于动态调度，在不同的系统状态下两种算法各有优劣。在商业产品中采用的实际策略常常是各种因素的折中。
　　QNX 提供POSIX.1b标准进程调度：
　　32个进程优先级；
　　抢占式的、基于优先级的正文切换；
　　可选调度策略：FIFO、轮转策略、适应性策略。
　　LynxOS 其调度策略为：
　　LynxOS支持线程概念，提供256个全局用户线程优先级；
　　硬实时优先级调度：在每个优先级上实现了轮转调度、定量调度和FIFO调度策略；
　　快速正文切换和阻塞时间短；
　　抢占式的RTOS核心。
　　RT－Linux
　　在操作系统之下实现了一个简单的实时核心，Linux本身作为一个可抢占的任务在核内运行，优先级最低，随时会被高优先级任务抢占。
　　用户可自行编写调度程序，它们可实现为可加载的核心模块；
　　已实现的调度程序有：基于优先级的抢占式调度和EDF调度；
　　基于优先级的调度使用”单调率算法”，它直接支持周期任务。
　　KURT－Linux
　　可运行在两种状态之下：通常状态和实时状态。在通常状态下，所有进程都可以运行，但某些核心服务将带来中断屏蔽的不可预期性。实时模式只允许实时进程运行。
　　支持FIFO调度策略、轮转调度策略和UNIX分时调度策略；
　　增加了SCHED－KURT调度策略，这是一种静态调度策略，使用一个特殊的调度文件记录预先定义好的待调度进程的参数。
　　从以上简略描述可以看出，前三种调度策略实现较规范，特别是两种商业RTOS，遵循或部分遵循POSIX.1b实时调度标准。
　4、操作系统服务比较
　　4.1 QNX的系统服务：
　　多种资源管理器，包括各种文件系统和设备管理，支持多个文件系统同时运行，包括提供完全POSIX.1及UNIX语法的POSIX文件系统，支 持多种闪存设备的嵌入式文件系统，支持对多种文件服务器(如Windows NT/95、LAN Manager等)的透明访问的SMB文件系统、DOS文件系统、CDROM文件系统等。
　　设备管理。在进程和终端设备间提供大吞吐量、低开销接口服务。
　　图形／窗口支持。包括QNX Windows、X Window System for QNX、对MS Windows NT/95和X Window系统的远程图形连接。
　　TCP/IP for QNX。
　　高性能、容错型QNX网络–FLEET，使得所有连入网络的计算机变成一个逻辑上的超级计算机。
　　透明的分布式处理。FLEET网络处理与消息传递和进程管理原语的集成，将本地和网络IPC统一起来，使得网络对IPC而言是透明的。
　　4.2 LynxOS的系统服务：
　　网络和通信。由于使用UNIX/POSIX API，Lynx很适合于数据通信和Internet应用。又由于系统的开放性，网络软件很容易移植到Lynx上。同样，Lynx亦提供关键的电话通信协议，使之适用于电信系统的基础架构、操作和多媒体应用。
　　TCP/IP协议栈。Lynx自带优化的TCP/IP协议栈，提供高性能服务，如TCP头预测、高级路由算法、IP级多址广播和链路级高速缓冲。
　　Internet工具。包括，Telnet、Ftp、tftp、PPP、SLIP、实时调度的嵌入式Java虚拟机、嵌入式HTTP server、bootp、ARP/RARP、DNS域名服务、电子邮件、Perl、电话通信协议等。
　　SVR3流。LynxOS流机制为开发和移植基于流的驱动程序和应用提供了核心支持。
　　文件系统。实时的类UNIX层次结构文件系统：连续结构文件、带缓冲／不带缓冲、原始分区和原始设备访问。
　　基于Motif的图形用户接口。
　　分布式计算资源。SCMP与VME总线上的多处理结合，PCI桥服务、CompactPCI Hot－swap Services、Lynx/HA－DDS分布式数据系统。
　　4.3 Linux的系统服务：
　　近来，很多基于Linux的实时应用被开发出来，它具有成熟和丰富的资源。
　　UNIX用户的开发工具和应用软件都被移植到Linux上。
　　TCP/IP网络协议。
　　各种Internet客户/服务端软件。
　　X Window。
　　C/C＋＋、Java等语言编译器。
　　上述系统的共同点是都提供了图形界面、各种网络支持等必要工具。QNX是一个更加符合传统”分布式”概念的操作系统，目标是把整个局域网变成一 个大的超级计算机，使得网络的存在对用户透明，文件系统提供的服务也很丰富。但是，分布式的程度越高也意味着系统开销的增大。LynxOS则着意于提供丰 富的网络服务，而Linux的最大优势则是经济，还可以通过新闻组或mailing
　　5、系统开放性对比
　　对于很多大、中型系统来说，大多数软件都是为UNIX平台编写的，因此RTOS是否提供POSIX/UNIX API就显得很重要。
　　5.1 QNX的开放性
　　QNX的POSIX兼容性和其提供的UNIX特色的编译器、调试器、X Window和TCP/IP都是UNIX程序员所熟悉的。
　　支持多种CPU：AMD ElanSC300/310/400/410、Am386 DE/SE、Cyrix MediaGX、x86处理器(386以上)、Pentium系列、STMicroelectronics 的STPC。
　　多种总线：CompactPCI、EISA、ISA 、MPE (RadiSys)、STD、STD 32、PC/104、PC/104－Plus、PCI、PCMCIA、VESA、VME。
　　各种外设：多种SCSI设备、IDE/EIDE驱动器、10M/100M以太网卡、Token Ring网卡、FDDI接口卡、多种PCMCIA设备、闪存、声卡等等。
　　5.2 LynxOS的开放性
　　POSIX.1a、1b、1c及BSD4.4等兼容性，使得遵循POSIX 1003或用于UNIX的程序很容易移植到LynxOS上。
　　支持多种CPU主板：包括CompactPCI(6U/3U)和标准PCI、VME/Eurobus、PC/104和PC/AT硬件等。
　　各种外设适配器：10/100BaseT Ethernet、SCSI接口、单／多通道串行控制器、单／双工并行口、时钟、计时器、IDE接口、高分辨率显示适配器等。
　　5.3 Linux的开放性
　　用户可得到UNIX的全部开发工具。
　　可使用市场上便宜又常见的硬件。
　　通过分析，可以看到以上系统各有优势，因此，在平台搭造过程中，用户应根据自己的实际需要并结合性能价格比进行选择。