需要帮助来选择实时操作系统和硬件

Question

我听说 Windows/Linux 操作系统机器不是实时的。 我读过this article. 它列出了WindowsCE 是RTOS 之一。这让我有点困惑，因为我一直认为 WindowsCE 是用于移动或嵌入式设备的。

我需要一个 24/7 全天候运行的实时应用程序，并处理从每个快速移动对象到数据库的各种传感器的信号，并通过运行多种机器学习算法进行监控。

什么是适合此类应用程序的实时硬件和操作系统？开发环境是 MFC 或 Qt C++。我真的需要经验丰富的开发人员的意见。谢谢

Answer 1

QNX 过去对我很有帮助。我应该警告您，它仅用于培训目的（实时工业过程控制），并且我已经使用此操作系统实现了实时控制程序，但我从未真正部署过。

实时系统的第一条规则是指定您的实时约束，例如：

1. 系统必须能够每分钟处理多达 600 个信号；或
2. 系统在每个信号上花费的时间不得超过 1/10 秒。

差异很微妙，但这些是不同的约束。

请记住，绝对没有办法决定任何硬件/操作系统/库组合是否适合您除非您指定这些限制条件

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对此，您认为 QNX 可能合适吗？与具有高优先级设置的 Windows/Linux 系统相比，它有什么优势？

如果您查看许多 POSIX 系统调用的 QNX 文档，您会注意到它们指定了额外的性能约束，这可能是保证您的实时约束所必需的。操作系统是专门为匹配这些约束而设计的。你不会在一个不是正式的 RTOS 的系统上得到这个。如果您要编写实时软件，我建议您购买一本关于该主题的好书。鉴于该主题非常敏感，因此有大量文献。

为自己准备一本关于实时系统设计的好书，以了解要问什么问题，然后阅读您将使用的每个产品的技术文档，看看它是否能满足您的限制条件。在 Qt 等软件库中查看的示例是它们分配内存的时间。如果没有在每个类接口中记录这一点，则无法保证满足您的约束，因为存在隐藏的算法复杂性。

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开发环境可以是 MFC 或 Qt C++。

我认为 Qt 可以在 QNX 上编译，但我不确定 Qt 是否提供匹配您的实时约束所需的保证。抽象掉太多东西的库是有风险的，因为很难确定它们是否满足您的要求。隐藏的内存管理通常会出现问题，但您也应该提出其他问题。

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在我看来，人们说实时系统 == 嵌入式系统。我错了吗？

实时系统绝对不等于“嵌入式系统”，尽管许多嵌入式系统都有实时限制。

Answer 2

您需要多长时间？
请记住，实时是关于响应能力，而不是速度。事实上，大多数 RTOS 的平均速度会比一般 OS 慢。

您需要保证一定的平均每秒事务数，还是需要始终在事件发生的 n 秒内做出响应？

您是否有自定义硬件，或者您是否依赖以太网、USB 等输入？ RTOS 上是否提供硬件驱动程序，还是您必须自己编写它们？

Windows 和 linux 是可能的 RTOS。 Windows Embedded 允许您关闭服务以提供更可靠的响应率，并且有realtime kernels 和realtime add-ons 到 Linux，它们提供与 VxWorks 之类的几乎相同的实时性能。

这还取决于您需要处理多少任务。真正的 RTOS（如 VxWorks）的许多复杂性在于它们可以同时控制许多任务，同时允许每个任务有保证的延迟和 CPU 共享——这对于火星探测器很重要，但对于单个数据收集 PC 来说并不重要