Saat mengembangkan perangkat atau sistem, salah satu keputusan paling awal dan paling penting yang perlu Anda buat adalah memutuskan jenis sistem operasi apa yang akan dijalankan. Linux sering menjadi OS default pilihan untuk banyak perangkat dan proyek, mulai dari smartphone Android dan TV pintar hingga konsol game dan mobil.

Namun, sementara Linux dan sistem operasi tradisional (atau standar) lainnya menjalankan perangkat seperti ini yang membutuhkan memori intensif dan daya pemrosesan, perangkat lunak RTOS (atau Sistem Operasi Waktu Nyata) sering dipilih untuk perangkat yang memiliki latensi minimal, atau di mana RAM digunakan. terbatas, untuk menyebutkan beberapa skenario.

Di sini, di Nabto, sebagai penyedia solusi konektivitas IoT, kami memiliki banyak pengalaman dalam menangani RTOS dan perangkat yang didukung OS tradisional. Pada artikel ini, kami berbagi pengetahuan kami tentang RTOS vs. OS, Embedded Linux vs. RTOS, dan kelebihan dan kekurangan RTOS.

RTOS Dijelaskan

Pertama-tama mari kita definisikan dengan tepat apa itu RTOS dan bagaimana perbedaannya dari OS tradisional. Sederhananya, ini adalah komponen perangkat lunak yang hanya dapat menjalankan satu program pada satu waktu, tetapi dengan cepat beralih di antara tugas-tugas pemrograman untuk menjalankan banyak tugas "secara bersamaan".

RTOS memberikan apa yang dikenal sebagai deterministik, respons real-time yang sulit untuk peristiwa eksternal, yang harus diselesaikan dalam waktu tertentu. Contoh umum perangkat atau sistem yang memerlukan ini termasuk rem anti-lock pada mobil dan deteksi hambatan kendaraan tanpa pengemudi.

Sebaliknya, OS tradisional memberikan respons waktu nyata lunak yang non-deterministik. Tidak sulit untuk memikirkan contoh, mengingat banyaknya aplikasi yang Anda jalankan di komputer atau ponsel cerdas Anda pada satu waktu.

Keuntungan dari RTOS

Pertanyaan umum yang kami tanyakan adalah "Kapan saya harus menggunakan RTOS di atas OS tradisional?". Meskipun sulit untuk memberi saran berdasarkan perangkat atau sistem, karena setiap proyek berbeda, lebih mudah untuk menguraikan keuntungan dari RTOS.

• Penjadwalan Tugas Prioritas : Pemrosesan kritis dapat diprogram untuk memastikan eksekusi berulang dalam jangka waktu/tenggat waktu yang diberikan. Terlebih lagi, pemrosesan kritis dapat dipisahkan dari tugas pemrosesan non-kritis.

• Modularitas/Penggunaan Stack yang Ditentukan : Semua platform RTOS dilengkapi dengan kernel inti wajib, dengan middleware dan tumpukan protokol yang disesuaikan. Dengan membangun hanya apa yang Anda butuhkan di sekitar kernel inti, Anda dapat mengontrol kebutuhan memori perangkat dengan penggunaan memori yang dapat diprediksi, yang jauh lebih sulit dengan OS tradisional.

• Reuse Code : Modularitas memungkinkan untuk membangun basis kode di seluruh perangkat, yang membuat pengembangan dan penerapan jauh lebih efisien dan skalabel.

• Penggunaan Memori yang Efisien : Sementara RTOS membutuhkan memori instruksi (biasanya flash) dan RAM untuk pengoperasiannya, tuntutannya jauh lebih sedikit daripada OS konvensional.

• Reduced Overhead : Sementara RTOS, tentu saja, memerlukan kode tambahan di luar aplikasi itu sendiri, masih sering menghasilkan overhead yang lebih rendah dan respons yang lebih cepat jika dibandingkan dengan alternatif menggunakan polling loop.

• Dukungan Lintas-Platform : Banyak RTOS akan dapat berjalan di banyak platform MCU yang berbeda, sehingga memungkinkan untuk mem-port aplikasi dari satu ke yang lain dengan mudah.
• Abstraksi perangkat keras : Banyak RTOS akan memberikan abstraksi sederhana dari beberapa perangkat keras, namun, MCU terkadang sangat berbeda sehingga hal ini tidak selalu memungkinkan.

Kekurangan RTOS

Tentu saja, RTOS juga memiliki kelemahan khusus, dan penting untuk mempertimbangkannya saat menilai pilihan antara RTOS atau OS untuk proyek Anda.

• Kurangnya Multi-Tasking: RTOS sangat efisien dalam mengelola sejumlah kecil tugas terjadwal, tetapi jauh kurang efisien dalam mengelola sistem multi-tasking.

• Menunggu Lebih Lama untuk Tugas Prioritas Rendah : Karena RTOS diprogram untuk menjalankan tugas prioritas dalam tenggat waktu tertentu, tugas dengan prioritas lebih rendah mungkin harus menunggu lebih lama dibandingkan OS.

• Kapasitas Tugas Minimal: Selain kurangnya kesesuaian dengan multi-tasking, RTOS hanya dapat menjalankan tugas minimal secara bersamaan.

• Proses yang tidak ada dan pemisahan memori : Sebuah OS akan dapat memisahkan memori ke dalam domain memori yang berbeda yang hanya dapat ditangani oleh proses tertentu. Dengan cara ini, satu program tidak dapat "menghancurkan" program lain. Ini biasanya bukan bagian dari RTOS.