Arquitectura de un Sistema Operativo de Prop sito General

Arquitectura de un Sistema Operativo de Propósito General
La memoria física de un computador esta dividida entre el espacio reservado para los usuarios ("user-space") y el espacio reservado para el kernel ("kernel-space"). El kernel multitarea es capaz de manejar múltiples aplicaciones de usuarios que ejecutan en el espacio de usuario haciendo creer a cada uno que dispone de todo el espacio dememoria y de todos los recursos hardware. La comunicación entre los programas en el espacio de usuario y el espacio del kernel se realiza a través de las llamadas al sistema. Estas llamadas típicamente lo que hacen es acceder a recursos físicos compartidos. Todos los accesos a los recursos hardware son controlados por el kernel de modo que los programas de usuario no conozcan los detalles físicosde los dispositivos.

Las funcionalidades principales de un sistema operativo de propósito general son:
Gestión de procesos. Planificación de procesos.
Gestión de memoria.
Interactuar con el Hardware.
Servidor de Ficheros.
Servidor de Comunicaciones.
La funcionalidad principal y requerida para un sistema operativo de tiempo real es proveer de un nivel de servicio adecuado a las aplicaciones querequieran una respuesta en un intervalo de tiempo determinado.
La característica principal de un sistema operativo de tiempo real es la respuesta ante eventos internos ó externos, tales como interrupciones hardware externas, interrupciones software internas ó interrupciones de reloj internas, es decir los requerimientos temporales.
Una de las medidas de rendimiento de un Sistema Operativo de TiempoReal es la latencia, ó tiempo desde que ocurre el evento y éste es tratado. La otra medida es el jitter, ó variaciones en el periodo normal de ocurrencia de eventos periódicos.
Todos los sistemas operativos tienden a tener una baja latencia y un bajo jitter, pero los sistemas operativos de tiempo real requieren que esos valores estén determinados y que no dependan de la carga del sistema.

Clasesde tiempo real
Un programa ó un sistema operativo es considerado como de tiempo real, si a pesar de las restricciones de tiempo le permiten trabajar y funcionar correctamente.
Se distinguen las siguientes clases:
Tiempo real estricto (Hard Real Time): Todas las acciones deben ocurrir dentro del plazo especificado.
Tiempo real flexible (Soft Real Time): Se pueden perder plazos de vez en cuando. Elvalor de la respuesta decrece con el tiempo.
Tiempo real firme (Firm Real Time): Se pueden perder plazos ocasionalmente. Una respuesta tardía no tiene valor.

Características de rendimiento
El criterio fundamental de evaluación del rendimiento de un sistema operativo de tiempo real es la latencia y el periodo del jitter ante un evento. Un evento es cualquier tipo de interrupción, tanto interna,como externa.
Latencia en un evento
Un evento puede ser tanto una interrupción hardware como una interrupción software.
La latencia ante una interrupción hardware es el tiempo desde que se produce la interrupción hasta que se ejecuta la primera instrucción de la rutina de tratamiento. Puede haber retrasos debido al acceso al bus.
La latencia ante una interrupción software es el tiempo desde que laseñal es generada hasta que la primera instrucción de la tarea es ejecutada. Aquí el valor depende únicamente del acceso a los registros del procesador.

Periodo del Jitter
El periodo del jitter se refiere a las variaciones en el tiempo que experimenta una tarea cuando se ejecuta de manera repetitiva.


Arquitectura de un sistema operativo de tiempo real
El objetivo de un sistema operativo de tiemporeal es reducir la latencia y el jitter en las interrupciones, tanto internas como externas, al orden de microsegundos.
Es decir, la parte fundamental para convertir un sistema operativo de propósito general en un sistema operativo de tiempo real es el manejo de las interrupciones.
El procesamiento de interrupciones en el kernel estándar esta divido en 2 tareas. Una tarea que se encarga de leer...