DE10140675A1

DE10140675A1 - Multitasking real time operating system is based on a kernel that contains an active time planner that divides an operating cycle into equal time slices that are then allocated to loaded tasks on a task per slice basis

Info

Publication number: DE10140675A1
Application number: DE2001140675
Authority: DE
Inventors: Wolf Dieter Herf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-18
Filing date: 2001-08-18
Publication date: 2003-03-06

Abstract

Real time operating system for controlling and monitoring of processors with a permanent active time planer, which manages all processes to be undertaken by the processor as tasks, whereby the time planer has an operating cycle with fixed clocking. The time planner is divided into a preset number of time slices, whereby the time planner can only assign one task to one time slice in any given operating cycle. The invention also relates to a corresponding processor card or circuit board with processor, memory, buses, etc., whereby when the processor is switched on the time planner is automatically loaded into the processor working memory, where it remains constantly loaded.

Description

Die Erfindung betrifft ein Echtzeit-Betriebssystem und eine Prozessorkarte mit einem solchen Betriebssystem. The invention relates to a real-time operating system and a Processor card with such an operating system.

Ein Betriebssystem ist ein Hardware-nahes Programm, das beim Start eines Prozessors geladen wird. Es dient als Schnittstelle zwischen den Prozessorkomponenten und den Anwendungsprogrammen, die auf dem Prozessor laufen und bietet außerdem grundlegende Funktionen für die Verwaltung und die Pflege des Betriebs- und Dateiensystems. Am weitesten verbreitet sind gegenwärtig die drei Betriebssysteme Windows/DOS von Microsoft, MacOS von Apple Macintosh und die Unix-Variante. Zunehmend an Bedeutung gewinnt weiterhin auch das Unix-ähnliche System Linux. An operating system is a hardware-related program that the Starting a processor is loaded. It serves as Interface between the processor components and the Application programs that run on the processor and also offers basic functions for the administration and maintenance of the Operating and file system. Are most common currently the three operating systems Windows / DOS from Microsoft, MacOS from Apple Macintosh and the Unix variant. The Unix-like continues to gain in importance Linux system.

Die meisten heute eingesetzten Betriebssysteme zeichnen sich dabei u. a. durch die sogenannte Multitasking-Fähigkeit aus, d. h. die Möglichkeit, mehrere Aufgaben, im weiteren auch als Tasks bezeichnet, parallel auszuführen. Um dies zu ermöglichen, erlaubt das Betriebssystem, in schnell wechselnder Folge jeder Aufgabe Zugriff auf den Prozessor. Das Multitasking kann dabei so ausgeführt werden, dass das Betriebssystem den Prozessorzugriff unter den anstehenden Aufgaben aufteilt. Dieses sogenannte präemptive Multitasking wird z. B. von den Betriebssystemen Windows und Unix unterstützt. Beim sogenannten kooperativen Multitasking dagegen bestimmt jede Aufgabe selbst, wie schnell es den Zugriff auf den Prozessor an das Betriebssystem zurückgibt. Das Betriebssystem MacOS nutzt diese Art des Multitasking. Most operating systems used today stand out thereby u. a. through the so-called multitasking ability, d. H. the possibility of multiple tasks, also as Tasks means performing in parallel. To do this enable, the operating system allows in rapidly changing Follow each task to access the processor. Multitasking can be executed so that the operating system can Processor access divided among the upcoming tasks. This so-called preemptive multitasking is e.g. B. from the Operating systems Windows and Unix supported. At the so-called cooperative multitasking, on the other hand, determines every task itself how fast it accesses the processor to that Operating system returns. The MacOS operating system uses this kind of multitasking.

Eine weitere wichtige Anforderung, die an moderne Betriebssysteme gestellt wird, ist die Echtzeitfähigkeit. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Prozessor, auf dem das Betriebssystem läuft, zur Steuerung von Maschinen eingesetzt wird. Echtzeit bedeutet, dass das Betriebssystem völlig lastenunabhängig eine garantierte maximale Reaktionszeit hat. Ein Echtzeit-Betriebssystem muss ein deterministisches Verhalten zeigen, das eine maximale Latenz des Prozessors bei einer Reaktion auf externe Ereignisse sichert. Weiterhin muss ein Echtzeit-Betriebssystem dafür sorgen, dass kein relevantes Ereignis verpasst wird. Another important requirement placed on modern Operating systems is the real-time capability. this applies especially if the processor on which the Operating system is running, is used to control machines. Real time means that the operating system completely has a guaranteed maximum response time regardless of the load. On Real-time operating system must have deterministic behavior show that a maximum latency of the processor at a Ensures response to external events. Furthermore, a Real-time operating system ensure that no relevant Event is missed.

Ein Echtzeitverhalten zu garantieren, ist für das Betriebssystemen insbesondere dann schwierig, wenn dieses sich gleichzeitig im Multitasking-Betrieb befindet, d. h. mehrere Aufgaben gleichzeitig laufen und die Rechnerleistung des Prozessors zwischen ihnen aufgeteilt werden muss. Nahezu alle bekannten Betriebssysteme genügen deshalb der Echtzeitanforderungen insbesondere nicht im Multitasking-Betrieb. Guaranteeing real-time behavior is for that Operating systems difficult especially when this is is simultaneously in multitasking mode, d. H. several Tasks run simultaneously and the computing power of the Processor must be split between them. Almost everyone known operating systems therefore meet the Real-time requirements, especially not in multitasking mode.

Das gilt vor allem für die Windows-Betriebssysteme, die sich nur sehr unzureichend für zeitkritische Steuerungsaufgaben eignen, da unter diesen Betriebssystemen auftretende externe Unterbrechungsanforderungen, sogenannte Interrupts, nicht direkt auf den Prozessor Zugriff haben. Wenn unter einem Windows-Betriebssystem eine Steuerungsaufgabe durch den Prozessor ausgeführt werden soll, übernimmt eine virtueller Maschinenmanager nach dem Interrupt-Aufruf die Zuordnung der Prozessor-Ressourcen. Diese zwischengeschaltete Virtualisierung erhöht jedoch die Latenzzeit wesentlich. Weiterhin ist unter den Windows-Betriebssystemen die Konstanz der Latenzzeit nicht gewährleistet, weil die Windows-Betriebssysteme je nach Art des Interrupt-Aufrufs unterschiedlich schnell reagieren. This is especially true for the Windows operating systems that are only very inadequate for time-critical control tasks are suitable, since external operating systems occurring under these operating systems Interrupts are not have direct access to the processor. If under one Windows operating system a control task by the A processor is supposed to be executed, a virtual one Machine manager assigning the after the interrupt call Processor resources. This intermediate virtualization however, it significantly increases latency. Furthermore is under the Windows operating systems the constancy of the latency not guaranteed because the Windows operating systems depend on React to the type of interrupt call at different speeds.

Die kontinuierliche Prüfung des Zeitgebers ist Systembestandteil, und verlangsamt das Betriebssystem entsprechend. Desweiteren werden langsame Systemaufgaben wie z. B. Tatstatureingabe im Kernel ausgeführt, binden somit schnelle Resourcen, obwohl es mit Rechnern neuerer Generation nicht notwendig ist. Da diese Funktionen Teil des Ursprungsdesign sind, ist hier eine Modifikation bzw. Verbesserung nahezu unmöglich. The timer is continually checking System component, and slows down the operating system accordingly. Furthermore, slow system tasks such. B. Entering the keyboard type in the kernel thus binds quickly Resources, although it doesn't work with newer generation computers necessary is. Since these features are part of the original design, a modification or improvement is almost impossible here.

Neben der mangelnden Echtzeitfähigkeit der meisten Betriebssysteme sind diese Betriebssysteme auch alle verhältnismäßig komplizierte und mächtige Programme, bei denen die Architektur der Programme sich vor allem in sicherheitsrelevanter Hinsicht nicht ganz einfach prüfen lässt. Die bekannten Betriebssysteme sind auch nicht hundertprozentig absturzsicher, so dass korrupte Programme oder defekte Hardware zum Abbruch des laufenden Betriebssystems führen können. Das Betriebssystem muss dann wieder neu gestartet werden. Weiterhin werden durch die großen Programmcodes der Betriebsprogramme umfangreiche Speicher-Ressourcen belegt, was zu erhöhten Hardwarekosten führt. In addition to the lack of real-time capabilities of most Operating systems, these operating systems are also all proportionate complicated and powerful programs where the The architecture of the programs is particularly relevant to security Can not be checked easily. The well-known Operating systems are also not 100% crash-proof, causing corrupt programs or broken hardware to abort operating system. The The operating system must then be restarted. Continue to be through the large program codes of the operating programs extensive memory resources occupy, leading to increased Hardware costs.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Echtzeit-Betriebssystem mit Multitasking-Fähigkeit zu schaffen, das einfach und übersichtlich aufgebaut ist, mit verhältnismäßig wenigen Operationen auskommt und darüber hinaus absturzsicher läuft und eine Prozessorkarte bereit zu stellen, die sich mit einem solchen Betriebssystem betreiben lässt. The object of the present invention is a Real-time operating system with multitasking ability too create that is simple and clear, with relatively few operations and beyond runs crash-proof and a processor card ready places that operate with such an operating system leaves.

Diese Aufgabe wird durch ein Betriebssystem gemäß Anspruch 1 und eine Karte gemäß Anspruch 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This task is performed by an operating system according to claim 1 and solved a card according to claim 9. preferred Embodiments are specified in the dependent claims.

Gemäß der Erfindung weist das Betriebssystem folgende Architektur auf: Der Betriebssystemkern, im weiteren auch als Kernel bezeichnet, der die grundlegenden Funktionen des Betriebssystems beinhaltet und sich während der Laufzeit permanent im Arbeitsspeicher des Prozessors befindet, besteht im wesentlichen aus einem Zeitplaner, im weiteren auch als Scheduler bezeichnet. Dieser Zeitplaner verwaltet alle vom Prozessor auszuführenden Vorgänge als Aufgaben, wobei der Scheduler einen Arbeitszyklus mit einer festgelegten Taktung besitzt, wodurch der Arbeitszyklus in eine vorgegebene Anzahl von Zeitscheiben unterteilt wird. Der Zeitplaner kann pro Zeitscheibe in einem Arbeitszyklus immer nur eine Aufgabe anstoßen. According to the invention, the operating system has the following Architecture on: The operating system kernel, hereinafter also as Designates the kernel that covers the basic functions of the Operating system includes and during runtime is permanently in the main memory of the processor essentially from a scheduler, hereinafter also as Called scheduler. This scheduler manages all of the Processor operations as tasks, the Scheduler a work cycle with a fixed timing has, whereby the work cycle in a predetermined number is divided by time slices. The scheduler can be pro Time slice in one work cycle always only one task nudge.

Durch die einfache und übersichtliche Betriebssystem- Architektur werden nur geringe Speicherressourcen für seine Ausführung benötigt. Außerdem ist das Betriebssystem hundertprozentig absturzsicher. Der Scheduler des Betriebssystems arbeitet statisch mit einer vorgegebenen Anzahl von Zeitscheiben und damit möglichen Aufgaben, wobei die gesamte Funktionalität des Betriebssystems sich ausschließlich auf den Prozessor bezieht. Folglich können auch korrupte Programme, die vom Prozessor ausgeführt werden sollen, oder defekte Periphergeräte, mit denen der Prozessor kommuniziert, nicht direkt auf das Betriebssystem zugreifen und es zum Absturz bringen. Das Betriebssystem ist weiterhin echtzeitfähig, da durch die Auslegung des Schedulers mit fest vorgegebenen Zeitscheiben, die jeweils einer Aufgabe zugeordnet sind, gewährleistet wird, dass diese Aufgabe in jedem Arbeitszyklus des Schedulers an die Reihe kommt. Hierdurch wird ein absolut deterministisches Verhalten des Betriebssystems mit einer garantierten Latenzzeit erreicht. Weiterhin kann die bei herkömmlichen Betriebssystemen durchgeführte Prüfung, ob es sich um eine zeitkritische Aufgabe handelt, entfallen, wodurch Rechenzeit beim Prozessor gewonnen wird. Thanks to the simple and clear operating system Architecture will use little memory for its architecture Execution required. In addition, the operating system 100% fall-proof. The operating system scheduler works statically with a predetermined number of Time slices and thus possible tasks, the entire Functionality of the operating system is limited to gets the processor. As a result, even corrupt ones Programs to be executed by the processor, or defective peripheral devices with which the processor communicates, do not directly access the operating system and use it to Crash. The operating system is still real-time capable, because the scheduler is designed to be fixed predetermined time slices, each assigned to a task are guaranteed that this task in everyone It is the turn of the scheduler's work cycle. This will an absolutely deterministic behavior of the operating system achieved with a guaranteed latency. Furthermore can the test carried out with conventional operating systems, whether it is a time-critical task, which saves processor time.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist im Arbeitszyklus des Schedulers eine Zeitscheibe für eine Aufgabe reserviert, bei der die zur Verfügung stehenden Hardwarekomponenten und zugehörigen Treiberprogramme geprüft und diejenigen aktiviert werden, die zum Ausführen der in einem Arbeitszyklus durchzuführenden Aufgaben nötig sind. Hierdurch wird erreicht, dass neue Komponenten im laufenden Betrieb zu- oder abgeschaltet werden können. According to a preferred embodiment is in the working cycle the scheduler reserves a time slice for a task, where the available hardware components and associated driver programs checked and those activated be used to execute the in one duty cycle tasks to be performed are necessary. This ensures that new components switched on or off during operation can be.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Zeitscheibe reserviert für eine Überprüfung der dem Betriebssystem zur Verfügung stehenden Prozessorleistung. Hierdurch ist es möglich, auch Prozessoren zu- oder abzuschalten und somit eine Multiprozessor-Fähigkeit des Betriebssystems zu erreichen. According to a further preferred embodiment, a Time slice reserved for a review of the Operating system available processor performance. hereby it is possible to switch processors on or off and thus a multiprocessor capability of the operating system to reach.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Zeitscheibe des Arbeitszyklus im Scheduler für die Funktionsüberprüfung der angeschlossenen Hardwarekomponenten reserviert. Dies ermöglicht es, auf ein dem Betriebssystem vorgeschaltetes BIOS zu verzichten, das herkömmlicherweise vor dem Betriebssystem geladen wird, um diese Funktionsüberprüfung durchzuführen. Hierdurch können dann auch die Programmteile, die während der Laufzeit des Prozessors sich ständig im Arbeitsspeicher befinden müssen, auf ein Minimum reduziert werden. According to a further preferred embodiment, a Time slice of the work cycle in the scheduler for the Functional check of the connected hardware components reserved. This enables the operating system upstream BIOS to dispense, which traditionally before the Operating system is loaded to this functional check perform. This means that the program parts, which are constantly in the process of the processor RAM must be kept to a minimum become.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Scheduler eine Zeitscheibe im Arbeitszyklus auf, in der die Aufgabe angestoßen wird, die Taktung des Arbeitszyklus steuert. Hierdurch ist es möglich, die Taktung und damit die Länge der Zeitscheiben entsprechend der Belastung des Betriebssystems anzupassen und somit eine optimale Auslastung zu gewährleisten. According to a further preferred embodiment, the Scheduler a time slice in the work cycle in which the Task is initiated, clocking the work cycle controls. This makes it possible to control the timing and thus the Length of the time slices according to the load on the Adapt operating system and thus an optimal utilization to ensure.

Bevorzugt ist hierbei weiterhin, dass eine Zeitscheibe des Schedulers für die Aufgabe reserviert ist, die Taktung des Prozessors an die Taktung des Arbeitszyklus des Schedulers zu koppeln. Hierdurch kann die Prozessor-Taktung entsprechend der Belastung des Betriebssystems angepasst und damit die Energieversorgung des Prozessors geschont werden. It is further preferred that a time slice of the Schedulers are reserved for the task, clocking the Processor to the clocking of the work cycle of the scheduler couple. This enables the processor clock rate to be adjusted accordingly adapted to the load of the operating system and thus the Energy supply of the processor can be spared.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Zeitscheibe im Arbeitszyklus des Schedulers für eine Aufgabe vorgesehen, die die Priorität der vom Prozessor auszuführenden Vorgänge bewertet und hoch-priorisierte Vorgänge dann auf mehrere Aufgaben verteilt, denen jeweils eine Zeitscheibe im Arbeitszyklus des Zeitplaners zugewiesen wird. Hierdurch ist es möglich, auf einfache Weise hoch-priorisierte Vorgänge mit höherer Geschwindigkeit auf dem Prozessor ablaufen zu lassen. According to a further preferred embodiment, a Time slice in the scheduler work cycle for a task provided the priority of the processor operations to be evaluated and then high-priority operations distributed several tasks, each with a time slice in the Scheduler duty cycle is assigned. This is it is possible to easily use high-priority operations to run higher speed on the processor.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin eine Karte mit einem Prozessor, einer Energieversorgung, einem Arbeitsspeicher, einem Festspeicher und einer Bus-Schnittstelle geschaffen, wobei aus der auf der Festplatte das vorstehende Echtzeit-Betriebssystem eingespeichert ist, das sich automatisch bei Einschalten des Prozessors in den Arbeitsspeicher lädt und dort ständig aktiv bleibt. According to the invention, a card with a Processor, a power supply, a working memory, a Read only memory and a bus interface are created, whereby from the one on the hard disk Real-time operating system is stored, which automatically at Turning on the processor loads into memory and there remains constantly active.

Hierdurch wird auf einfache Weise die Möglichkeit geschaffen, beliebige Hardware-Komponenten und Prozessor-Ressourcen zu vernetzen. Weiterhin ermöglicht die Karte dem Benutzer eine absolute Ortsunabhängigkeit. Die Prozessorkarte kann bei laufendem Betrieb aus einer Hardware-Komponente herausgenommen und in den Steckplatz einer anderen Hardware-Komponente eingesetzt werden. Der in Zusammenhang mit der ursprünglichen Hardware-Komponente ausgeführte Vorgang kann dann mit der neuen Hardwarekomponente, wenn auf dieser die entsprechenden Programme vorhanden sind, weiter bearbeitet werden. Der Prozessor ist darüber hinaus kompatibel mit allen Rechnersystemen, da die auf diesen Rechnersystemen eingerichteten Betriebssysteme als Aufgabe verwaltet werden, denen eine Zeitscheibe im Arbeitszyklus des Echtzeit-Betriebssystems auf der Prozessorkarte zugewiesen ist. This creates the possibility in a simple manner any hardware components and processor resources network. Furthermore, the card enables the user absolute location independence. The processor card can ongoing operation removed from a hardware component and in the slot of another hardware component be used. The context of the original Hardware component execution can then be performed using the new hardware component, if the corresponding one Programs are available to be processed further. The Processor is also compatible with all Computer systems, since those set up on these computer systems Operating systems are managed as a task that one Time slice in the working cycle of the real-time operating system on the Processor card is assigned.

Die Erfindung wird im folgenden näher erläutert. The invention is explained in more detail below.

Die Erfindung weist sind zwei Komponentengruppen auf, eine Prozesskarte als physische Karte, die beliebige Form besitzen kann, z. B. PC Karten-Format, und ein Echtzeit-Betriebsystem. The invention has two component groups, one Process card as a physical card that has any shape can such. B. PC card format, and a real-time operating system.

Die Prozessorkarte umfasst dabei folgende Bauteile: Einen Prozessor, eine Energieversorgung, einen Arbeitsspeicher, einen Festspeicher und eine Bus-Schnittstelle. The processor card includes the following components: One Processor, power supply, memory, a permanent memory and a bus interface.

Als Prozessor wird vorzugsweise ein kleiner energiesparender Prozessor benutzt wird. Weiterhin besitzt der Prozessor bevorzugt eine variable Taktfrequenz, um den Energieverbrauch bei schwacher Energieversorgung reduzieren zu können. A small, energy-saving one is preferably used as the processor Processor is used. The processor also has prefers a variable clock frequency to the energy consumption to be able to reduce when the energy supply is weak.

Die Energieversorgung, vorzugsweise eine Batterie, ist wiederaufladbar ausgelegt. Sobald eine externe Energieversorgung über die Bus-Schnittstelle an die Prozessorkarte angeschlossen ist, kann sich die Batterie dann wiederaufladen oder die externe Energieversorgung ermöglicht es, die Batterie auszutauschen, ohne den laufenden Prozessorbetrieb zu beeinträchtigen. The energy supply, preferably a battery, is designed to be rechargeable. As soon as an external power supply via the bus interface to the processor card is connected, the battery can then recharge or the external power supply enables the battery replace without running processor operation affect.

Der Arbeitsspeicher wird eingesetzt, um den Prozessor bei seinen Rechenvorgängen zu unterstützen. Der Arbeitsspeicher kann dabei auch als Cache-Speicher ausgelegt sein. Auf dem Festspeicher sind das Echtzeit-Betriebssystem sowie weitere Anwendungsprogramme und Daten abgespeichert. The memory is used to help the processor to support its computing processes. The memory can also be designed as a cache memory. On the Read-only memories are the real-time operating system and others Application programs and data saved.

Die Bus-Schnittstelle, im weiteren auch als Bus-Interface bezeichnet, dient zur Anbindung externer Ressourcen. Hierbei kann ein 64 Pin-Bus oder ein ähnlicher elektrischer Bus eingesetzt werden. Des weiteren ist ein zusätzliches optisches Bus-Interface möglich, dass, sobald eine externen Energieversorgung vorhanden ist, für sehr schnelle Datenflüsse sorgt. The bus interface, also referred to below as the bus interface is used to connect external resources. in this connection can be a 64 pin bus or a similar electrical bus be used. Furthermore there is an additional optical Bus interface possible that once an external Energy supply is available, ensures very fast data flows.

Die Prozessorkarte, auf der vorzugsweise eine Lithium-Ionen Batterie, ein Prozessor, wie in dem Palmcomputers verwendet wird, ein 64 MB Arbeitsspeicher, eine 1 GB Festplatte und eine 64 Pin Interface verwendet wird, kann mit fortschreitenden Miniaturisierung der Hardware-Komponenten in Zukunft auch erheblich kleinere Dimensionen haben oder Hardware-Komponenten mit wesentlich höherer Leistung aufweisen. The processor card on which is preferably a lithium ion Battery, a processor as used in the palm computer a 64 MB RAM, a 1 GB hard disk and A 64 pin interface can be used as it progresses Miniaturization of the hardware components in the future too have significantly smaller dimensions or hardware components with much higher performance.

Das Echtzeit-Betriebsystem der Prozessorkarte hat folgende Architektur: Kern des Echtzeit-Betriebsystems ist ein Zeitplaner, im weiteren auch Scheduler bezeichnet. Dieser Scheduler befindet sich während der Laufzeit des Echtzeit-Betriebssystems permanent im Arbeitsspeicher des Prozessors und verwaltet alle vom Prozessor auszuführenden Vorgänge, wobei der Scheduler einen Arbeitszyklus mit einer festgelegten Taktung besitzt, wodurch der Arbeitszyklus in eine vorgegebene Anzahl von Zeitscheiben unterteilt wird. Alle vom Prozessor auszuführenden Vorgänge werden als Aufgaben, im weiteren auch als Tasks bezeichnet, von dem Scheduler initiiert. Der Scheduler kann dabei pro Zeitscheibe in einem Arbeitszyklus immer nur eine Task anstoßen. Die Anzahl von möglichen Tasks ist hierdurch limitiert und somit statisch. Egal ob eine Zeitscheibe leer oder mit einer Aufgabe besetzt ist, jede Zeitscheibe bekommt bei jedem Arbeitzyklus an die Reihe. Eine Prüfung, ob ein Zeit-kritisches Task wieder ausgeführt werden muss, kann deshalb grundsätzlich entfallen. The real time operating system of the processor card has the following Architecture: The core of the real-time operating system is a Scheduler, hereinafter referred to as the scheduler. This Scheduler is during the runtime of the Real-time operating system permanently in the RAM of the processor and manages all operations to be performed by the processor, whereby the scheduler has a duty cycle with a set one Has clocking, whereby the work cycle in a predetermined Number of time slices is divided. All from the processor Operations to be carried out are called tasks, further on referred to as tasks, initiated by the scheduler. The Scheduler can always do this per time slice in a work cycle trigger only one task. The number of possible tasks is limited and thus static. No matter if one Time slice is empty or has a task, each Time slice gets its turn with every work cycle. A Check whether a time-critical task can be executed again must therefore be dispensed with in principle.

Die Anzahl der Zeitscheiben des Schedulers und damit die Länge des Arbeitszyklus kann während des laufenden Betriebs des Echtzeit-Betriebssystems geändert werden. Dies kann z. B. dann erfolgen, wenn die Anzahl der vom Prozessor durchzuführenden Aufgaben die Anzahl der Zeitscheiben zu übersteigen droht. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Taktung im Arbeitszyklus des Schedulers geändert werden, um die Anzahl der Zeitscheiben an die Anzahl der Aufgaben des Prozessors anzupassen. Die Änderung der Anzahl der Zeitscheiben des Schedulers wird dabei wiederum als Aufgaben vom Scheduler selbst initiiert. The number of time slices of the scheduler and thus the The length of the working cycle can be changed during operation of the Real-time operating system to be changed. This can e.g. B. then done when the number of to be performed by the processor Tasks threaten to exceed the number of time slices. Alternatively or additionally, the clocking in the Duty cycle of the scheduler can be changed to the number of Time slices on the number of tasks of the processor adapt. The change in the number of time slices of the Schedulers in turn are tasks of the scheduler itself initiated.

Der Arbeitszyklus des Schedulers ist linear mit dem Prozessortakt gekoppelt. Sobald sich die Taktung des Schedulers ändert, um z. B. mehr Zeitscheiben pro Arbeitszyklus zu erhalten wird der aktuelle Zeitgeber in einer dafür festgelegten Speicheraddresse im Arbeitsspeicher des Prozessors hinterlegt. Diese Speicheraddresse ist durch alle Tasks lesbar, aber nur durch das Echtzeit-Betriebsystem selbst änderbar. Somit können Echtzeit-Tasks immer ihre hundertprozentige Echtzeit behalten. The scheduler's duty cycle is linear with that Processor clock coupled. As soon as the scheduler is clocked changes to e.g. B. more time slices per work cycle the current timer is obtained in a specified time Memory address in the main memory of the processor deposited. This memory address can be read by all tasks, but can only be changed by the real-time operating system itself. Thus, real-time tasks can always be one hundred percent Keep in real time.

Das Echtzeit-Betriebsystem kann dabei gleichzeitig auch die Taktfrequenz der Prozessor verwalten. Sobald das Echtzeit-Betriebsystem nicht belastet ist, oder die Energieversorgung geschont werden soll, kann das Echtzeit-Betriebsystem den Prozessor langsamer takten. Somit lässt sich der Energiebedarf reduzieren. Durch den aktualisierten Zeitgeber wird gewährleistet, dass die Tasks in Echtzeit laufen. The real-time operating system can also do the same Manage clock frequency of the processor. As soon as that Real-time operating system is not loaded, or the energy supply the real-time operating system can be protected Clock processor slower. So the Reduce energy consumption. Through the updated timer ensures that the tasks run in real time.

Um einen Task eine höhere Geschwindigkeit zu ermöglichen, kann es mehrere Male in einem Arbeitzyklus Zeitscheiben erhalten. Diese werden dann auf binäre Weise verteilt. To make a task faster, There may be time slices several times in a work cycle receive. These are then distributed in a binary manner.

Das Echtzeit-Betriebsystem ist weiterhin multiprozessorfähig und erlaubt ein Zu- oder Abschalten eines oder mehreren Prozessoren im laufenden Betrieb. Alle Interrupts des Prozessors werden dabei durch den Scheduler des Echtzeit-Betriebsystems als Aufgaben verwaltet. The real-time operating system is still multi-processor capable and allows one or more to be switched on or off Processors in operation. All interrupts of the processor through the scheduler of the real-time operating system managed as tasks.

Der Scheduler des Echtzeit-Betriebsystems wird permanent in den Arbeitsspeicher des Prozessors, vorzugsweise an die oberste Speicheraddresse, geladen und ersetzt dabei auch den herkömmlichen BIOS als das grundlegende Ein- und Ausgabe- System. Der benötigte Speicherbedarf wird somit um das herkömmliche BIOS reduziert. Der Scheduler des Echtzeit- Betriebsystems überprüft die Funktionstüchtigkeit der an den Prozessor angeschlossenen Hardware-Komponenten als eine Aufgabe, der eine Zeitscheibe im Arbeitszyklus zugewiesen ist und gibt nötigenfalls Fehlermeldungen aus. The scheduler of the real-time operating system is permanently in the main memory of the processor, preferably to the top memory address, loaded and also replaces the conventional BIOS as the basic input and output System. The required memory is therefore around conventional BIOS reduced. The scheduler of the real-time Operating system checks the functionality of the other Processor connected hardware components as one Task to which a time slice is assigned in the work cycle and issues error messages if necessary.

Ein weiteres Betriebsystem wie Windows oder Linux kann als Task mit einer Zeitscheibe durch den Scheduler des Echtzeit- Betriebssystems verwaltet werden. Interrupts werden dabei durch das Echtzeit-Betriebsystem weitergeleitet. Another operating system like Windows or Linux can be used as Task with a time slice through the scheduler of the real-time Operating system can be managed. Interrupts are included passed through the real-time operating system.

Das erfindungsgemäße Echtzeit-Betriebsystem ist absolut absturzsicher, da es auf den Kernel reduziert ist. Es beschränkt sich lediglich auf den Prozessor, folglich können korrupte Programme und Hardware das Echtzeit-Betriebsystem nicht zum Absturz bringen. Ressourcen werden erheblich effizienter verwaltet, da der Zeit-Prüfungsaufwand entfällt und Aufgaben wie Tastatur-Eingabe, Maus-Eingabe, Com-Port Überprüfung usw. nicht als schnelle Systemaufgabe durchgeführt werden, sondern in einem Arbeitzyklus des Schedulers entsprechend ihrer Notwendigkeit erfolgen. Somit werden erhebliche Systemressourcen freigestellt. Diese Eigenschaften führen dazu, dass das erfindungsgemäße Echtzeit-Betriebsystem erheblich schneller ist als herkömmliche Betriebssysteme. The real-time operating system according to the invention is absolute crashproof as it is reduced to the kernel. It is limited to the processor, consequently you can corrupt programs and hardware the real-time operating system don't crash. Resources are becoming significant managed more efficiently, since the time-consuming examination is no longer necessary Tasks such as keyboard input, mouse input, com port Checking etc. was not performed as a quick system task but in one work cycle of the scheduler done according to their need. This will be significant System resources exempt. These properties result to the fact that the real-time operating system according to the invention is significantly faster than conventional operating systems.

Das erfindungsgemäße Echtzeit-Betriebsystem kann entweder allein oder als Basis-Echtzeit-Betriebsystem für ein weiteres Betriebssystem mit höherer Funktionalität wie Windows, Linux oder und MacOS zum Einsatz kommen. Es stürzt jedoch nicht ab, wenn das darauf laufende Windows- oder Mac-Betriebsystem abstürzt. Das erfindungsgemäße Echtzeit-Betriebsystem zeichnet sich durch eine vollkommene Kompatibilität zu anderen Betriebsysteme wie Windows, Linux oder MacOS aus. Folglich kann es auch ohne Anpassungen zur Anwendung kommen. The real-time operating system according to the invention can either alone or as a basic real-time operating system for another Operating system with higher functionality like Windows, Linux or and MacOS are used. However, it doesn't crash if the Windows or Mac operating system running on it crashes. The real-time operating system according to the invention draws stand out by being fully compatible with others Operating systems such as Windows, Linux or MacOS. Hence can it can also be used without adjustments.

Bei Anschluss der Prozessorkarte erkennt das erfindungsgemäße Echtzeit-Betriebsystem dadurch, dass es eine Zeitscheibe im Arbeitszyklus des Schedulers dafür reserviert, alle ihm zur Verfügung stehenden Komponenten, wie zum Beispiel Bildschirm, Tastatur und Drucker und aktiviert diejenigen, die es zur Erfüllung eines Tasks benötigt. Die einzelnen Komponenten können also genutzt oder umgangen werden, wenn diese in ihrer Funktion für die jeweilige Anwendung hinderlich sind. When connecting the processor card recognizes the invention Real-time operating system in that there is a time slice in the Scheduler work cycle reserved for all of him Available components, such as screen, Keyboard and printer and activated those who use it Completion of a task required. The individual components can therefore be used or bypassed if they are in their Function are hindering for the respective application.

Das Echtzeit-Betriebsystem braucht nur einmalig eingeschaltet werden und ist dann ständig aktiv. Alle neuen Komponenten wie zusätzliche Prozessoren, Festplatten, Videokarten und Netzwerkkomponenten können im laufenden Betrieb ein- und ausgeschaltet werden. The real-time operating system only needs to be switched on once and is then constantly active. All new components like additional processors, hard drives, video cards and Network components can be switched on and off during operation turned off.

Als großer Vorzug ermöglicht es dem Nutzer eine absolute Ortsunabhängigkeit. Arbeitet er beispielsweise mit angeschlossener Prozessorkarte an seinem Heimcomputer in einer Excel-Tabelle, kann er die Karte bei laufendem Betrieb herausnehmen, an den entsprechenden Steckplatz eines anderen PC z. B. im Büro anschließen und es öffnet sich die Excel-Tabelle, an der er zuvor gearbeitet hat. Es ist also nicht mehr nötig, ein Notebook einzusetzen, um die Verfügbarkeit persönlicher Dateien überall zu gewährleisten. Man kann mit jedem PC, auf welchem die entsprechenden Programme installiert sind, an einem Dokument weiterarbeiten, ohne durch die Speicherung der Daten an einen bestimmten Computer gebunden zu sein. As a great advantage, it allows the user an absolute Location independence. For example, he works with processor card connected to his home computer in one Excel spreadsheet, he can map the card while running out to the corresponding slot of another PC z. B. connect in the office and it opens Excel spreadsheet that he previously worked on. So it is no longer necessary to use a notebook to ensure availability to ensure personal files anywhere. You can do it with anyone PC on which the corresponding programs are installed are working on a document without going through the Storage of data tied to a specific computer his.

Weiterhin ermöglicht die Prozessorkarte mit dem erfindungsgemäßen Echtzeit-Betriebssystem eine Kommunikationsfreiheit, wie sie durch herkömmlichen Systemen noch nicht realisiert werden kann. Furthermore, the processor card with the real-time operating system according to the invention a freedom of communication, as it has not yet been achieved with conventional systems can be.

Die Prozessorkarte kann z. B. in ein Handy mit entsprechendem Steckplatz eingeschoben werden. Das erfindungsgemäße Echtzeit-Betriebsystem erkennt die Funkhardware und ermöglicht den Handybetrieb. Der Nutzer führt z. B. über sein Handy ein Gespräch. Während des Gesprächs wird das Handy dann über eine Schnittstelle an einen PC angeschlossen. Das erfindungsgemäße Echtzeit-Betriebsystem auf der Prozessorkarte erkennt die Hardware-Komponenten des PC und aktiviert diese. Der Nutzer kann dann weiter telefonieren und zugleich mit seinem Gesprächspartner gemeinsam an einem Dokument arbeiten. Es lassen sich auf diese Weise mehrere Hosts gleichzeitig an die Prozessorkarte anschließen. The processor card can e.g. B. in a cell phone with the appropriate Slot. The invention Real-time operating system recognizes the radio hardware and enables it the mobile phone operation. The user performs e.g. B. on his cell phone Conversation. During the call, the cell phone will then be connected to a Interface connected to a PC. The invention Real-time operating system on the processor card recognizes the Hardware components of the PC and activated them. The user can then continue to make calls and at the same time with his Interlocutors work together on a document. It this way, multiple hosts can be connected to the Connect processor card.

Darüber hinaus eröffnet die Prozessorkarte und das erfindungsgemäße Echtzeit-Betriebssystem auch eine vereinfachte Nutzung der neue Medien. Ist die Prozessorkarte in ein Handy eingeschoben, kann der Nutzer ein elektronisches Buch aus dem Internet in den Festspeicher auf der Prozessorkarte abspeichern. Schließt er die Prozessorkarte anschließend an einen DIN A4 Weichbildschirm an, kann er das Buch dann bequem lesen. It also opens up the processor card and that real-time operating system according to the invention also a simplified Use of the new media. Is the processor card in a cell phone inserted, the user can read an electronic book from the Internet in the permanent memory on the processor card save. He then connects the processor card to one A4 soft screen, he can then conveniently read the book read.

Das erfindungsgemäße Echtzeit-Betriebssystems ermöglicht es außerdem, gleichzeitig mit mehreren weiteren Betriebssystemen zu arbeiten. Der Nutzer kann z. B. über Windows-Betriebsystem etwas aus dem Internet laden und gleichzeitig über das Linux- Betriebsystem an einer Datenbank arbeiten. The real-time operating system according to the invention makes it possible moreover, simultaneously with several other operating systems to work. The user can e.g. B. via Windows operating system download something from the Internet and at the same time via the Linux Operating system work on a database.

Das erfindungsgemäße Echtzeit-Betriebssystem kann auch ohne Prozessorkarte zum Einsatz kommen kann. Aufgrund der einfache Funktionalität des Betriebssystems ist diese Lösung preisgünstiger als eines herkömmlichen Betriebssystems. Da das erfindungsgemäße Echtzeit-Betriebsystem sofort eine stabile Basis bildet, das z. B. einen Internetzugang ermöglicht, kann es als preiswertes Erstanwender-Echtzeit-Betriebsystem für einen PC angeboten werden. Sollte der Nutzer später dann ein Betriebssystem mit höheren Funktionalitäten wie Windows oder Linux benötigen, kann dieses Betriebssystem dann über das Internet heruntergeladen und zusätzlich installiert werden. Auch eine Software-Erweiterung z. B. mit einem Textverarbeitungsprogramm wäre folglich jederzeit möglich. The real-time operating system according to the invention can also be used without Processor card can be used. Because of the simple Functionality of the operating system is this solution cheaper than a conventional operating system. Since that Real-time operating system according to the invention immediately a stable Forms the basis that z. B. Internet access, it can as an inexpensive first-time real-time operating system for one PC are offered. If the user later on Operating system with higher functionalities like Windows or Linux, this operating system can then use the Internet downloaded and installed additionally. A software extension z. B. with a A word processor would therefore be possible at any time.

Die Prozessorkarte mit dem erfindungsgemäßen Echtzeit-Betriebsystem ermöglicht das Zusammenwachsen beliebiger Hardware-Komponenten. Der Nutzer muss nicht mehr einen kompletten PC, ein Handy und ein Palm mit den entsprechenden Betriebssystemen kaufen. Es ist ausreichend, diese Hardwarekomponenten ohne Prozessor, Echtzeit-Betriebssystem und Software zu erwerben. Die Prozessorkarte mit dem erfindungsgemäßen Echtzeit-Betriebsystem kann dann in jedem dieser Systeme als vollwertiges Echtzeit-Betriebssystem eingesetzt werden. The processor card with the invention Real-time operating system enables any to grow together Hardware components. The user no longer has to have a complete one PC, a cell phone and a palm with the appropriate Buy operating systems. It is enough this Hardware components without processor, real-time operating system and software too purchase. The processor card with the invention Real-time operating system can then be used in each of these systems full-fledged real-time operating system can be used.

Claims

1. Real-time operating system for controlling and monitoring Processors with a permanently active scheduler, all Processes to be performed by the processor as tasks, where the scheduler runs a work cycle with a has a fixed clock rate, which turns the work cycle into one predetermined number of time slices is divided, and the Scheduler one task per time slice in a work cycle can toast.

2. Real-time operating system according to claim 1, wherein the Scheduler in a time slice of the work cycle a task which triggers the available hardware components and checks the associated driver programs and those enabled to run in a duty cycle tasks to be performed are required.

3. Real time operating system according to claim 2, wherein the Scheduler in a time slice of the work cycle a task initiates the available to the real-time operating system standing hardware components for their functionality checked and issues error messages if necessary.

4. Real-time operating system according to one of claims 1 to 3, with the scheduler in a time slice of the work cycle initiates a task that clocks the work cycle controls.

5. Real-time operating system according to one of claims 1 to 4, with the scheduler in a time slice of the work cycle initiates a task that clocks the processor to the Timing of the work cycle couples.

6. Real-time operating system according to one of claims 1 to 5, with the scheduler in a time slice of the work cycle initiates a task that has priority from the processor operation to be performed, with an operation with high Priority is shared across multiple tasks, each one assigned a time slice in the scheduler work cycle becomes.

7. Real-time operating system according to one of claims 1 to 6, with the scheduler in a time slice of the work cycle triggers a task that switches on or off a or allows multiple processors during operation.

8. Real-time operating system according to one of claims 1 to 7, with the scheduler in a time slice of the work cycle initiates a task that interrupts the processor as tasks in a scheduler work cycle managed.

9. card with a processor, a power supply, a memory, the scheduler and one Bus interface, with a real-time operating system on the hard disk is stored according to one of claims 1 to 8, that at Switching the processor on automatically into the working memory is loaded and remains active there at all times.