RTOS vs GPOS Dijelaskan: OS Mana yang Cocok untuk Proyek Anda

Di era modern ini, kita telah melihat banyak solusi perangkat lunak dan perangkat keras yang membutuhkan sistem operasi. Sistem operasi membantu perangkat ini berjalan dengan lancar dan menangani banyak tugas yang berbeda. Namun, sebagai penggemar elektronika, Anda paling mungkin memerlukan wawasan lebih dalam tentang jenis sistem operasi yang Anda butuhkan untuk proyek Anda. Untungnya, kami memiliki yang Anda butuhkan. Dalam artikel ini, Anda akan menemukan segala sesuatu tentang RTOS vs GPOS, perbandingan mereka, dan berbagai jenis aplikasi. Juga, jika Anda hanya ingin mengetahui lebih banyak tentang sistem operasi ini, Anda berada di tempat yang tepat.

Siap? Mari kita mulai.

Sistem Operasi Tujuan Umum (GPOS)

GPOS adalah sistem operasi yang dapat mengelola sejumlah besar proses dan menyelesaikan eksekusi per unit waktu—yang kita sebut throughput. Kadang-kadang, sistem operasi tujuan umum akan menunda eksekusi thread prioritas tinggi untuk mengeksekusi lima atau enam proses prioritas rendah. 

Computer workstation

Jadi, untuk mencapai throughput yang diperlukan yang tinggi, lebih baik melayani lima tugas prioritas rendah daripada mengeksekusi satu proses prioritas tinggi. Dengan kata lain, jika beberapa tugas prioritas rendah tertunda untuk dieksekusi, GPOS akan mengizinkan tugas-tugas ini berjalan terlebih dahulu sehingga mempertahankan throughput yang tinggi.

Sekarang, sebagian besar sistem operasi tujuan umum menggunakan kebijakan keadilan untuk membawa proses dan thread ke CPU. 

Selain itu, kebijakan ini memungkinkan GPOS untuk memberikan output keseluruhan yang tinggi yang diperlukan aplikasi desktop dan server untuk bekerja secara efisien. 

Namun, ia tidak dapat menjamin bahwa tugas prioritas tinggi atau thread time-critical akan dieksekusi sebelum thread prioritas rendah. Oleh karena itu, sistem operasi tujuan umum lebih baik untuk perangkat yang melakukan banyak tugas pada waktu yang sama.

Personal computer (PC)

Sistem Operasi Real-Time (RTOS)

Di sisi lain, RTOS memiliki desain yang menangani aplikasi time-critical dengan presisi tinggi. Agar sistem operasi tergolong dalam kategori ini, ia harus memiliki periode waktu maksimum untuk setiap operasi kritis yang dilakukan. Dengan kata lain, ini adalah sistem yang terikat waktu.

Sebuah sistem operasi real-time cukup kompleks. Namun jangan khawatir, kami akan menjelaskannya untuk Anda. RTOS memiliki tiga fungsionalitas dasar yaitu scheduler, RTOS services, synchronisasi, dan messaging.

The Scheduler

Scheduler memiliki tiga keadaan: pertama adalah keadaan siap berjalan yang berlaku untuk tugas siap yang dapat beralih ke keadaan berjalan saat diperlukan. Kedua adalah keadaan berjalan yang berlaku saat tugas sedang dieksekusi. Terakhir, keadaan blocked adalah saat tugas tidak dapat berjalan dan dikirim ke keadaan blocked.

Selain itu, ada tiga jenis teknik penjadwalan yaitu:

Pre-emptive Task Scheduling Method/Priority-Based Scheduling

Teknik penjadwalan pre-emptive melibatkan alokasi waktu yang bergantung pada prioritas. Di sini, Anda dapat menetapkan tingkat prioritas unik untuk setiap tugas. 

Co-operative Scheduling

Di sini, Anda dapat menetapkan slot tetap untuk setiap tugas. Namun, jika tugas tidak menyelesaikan eksekusinya, ia akan kehilangan data yang dihasilkan dan menunggu gilirannya berikutnya.

Terakhir, kernel bertanggung jawab untuk membuat tugas, mengubah prioritas tugas, mengubah keadaan tugas, dan menghapus tugas.

RTOS Services

Di jantung setiap sistem operasi adalah kernel. Kernel bertanggung jawab untuk mengelola dan mengalokasikan sumber daya sistem operasi. Namun, tugas tidak selalu dapat menarik perhatian CPU, jadi kernel harus menyediakan layanan lain seperti layanan waktu, layanan input-output, layanan penanganan interrupt, layanan manajemen memori, dan layanan manajemen perangkat.

Kernel diagram

Messaging dan Synchronisasi

Fungsionalitas messaging menawarkan cara untuk RTOS berkomunikasi dengan sistem lain antara tugas. Layanan messaging meliputi mailboxes, pipes, message queues, event flags, dan semaphores. 

Mailboxes, message queues, dan pipes dapat mengirim pesan di antara tugas sementara event flags dapat sinkronkan semua aktivitas antar tugas. Juga, semaphores dapat sinkronkan akses ke sumber daya bersama.

RTOS (Sistem Operasi Real-Time) vs GPOS (Sistem Operasi Tujuan Umum)

Perbedaan dasar antara RTOS dan GPOS adalah sifat aplikasi (apakah time-critical atau tidak atau single atau multi-purpose). Contoh sistem time-critical yang baik adalah mesin tunai otomatis (ATM). Seseorang akan menunggu 4 atau 5 detik untuk mendapatkan uang dari ATM setelah menekan tombol konfirmasi. Tidak ada yang ingin menunggu lima menit setelah menekan tombol konfirmasi.

ATM

Di sisi lain, PC memiliki banyak tujuan sehingga menjadi sistem yang tidak time-critical. Anda dapat menjalankan berbagai aplikasi secara bersamaan dengan PC. Selain itu, tidak ada waktu tertentu untuk melakukan apa pun di PC dan bahkan ponsel pintar. Misalnya, menyimpan dokumen dapat memakan waktu detik atau menit dalam beberapa kasus. Namun, ini tergantung pada jumlah proses dan tugas yang berjalan.

Smartphone 

Jadi, sistem operasi tujuan umum bekerja untuk aplikasi dan sistem yang tidak time-critical seperti Linux, Windows, dll.

Linux System

Sementara sistem operasi real-time bekerja untuk aplikasi time-critical yang membutuhkan respons cepat dan dapat diprediksi—seperti UCOS, VxWorks, dll.

Berikut adalah kategori untuk menjelaskan lebih lanjut perbedaan antara dua sistem operasi ini:

Task Scheduling

Dalam kategori penjadwalan tugas, GPOS tidak fokus pada prioritas. Ia menangani penjadwalan dengan cara yang menghasilkan throughput tinggi. Sementara dalam kasus RTOS, penjadwalan selalu berfokus pada prioritas. Tidak seperti GPOS, semua proses prioritas tinggi dieksekusi sebelum tugas prioritas rendah.

Windows

Latency Issues

Ini adalah masalah utama yang mengganggu GPOS. Sebagian besar GPOS memiliki unbounded dispatch latency—yang berarti semakin banyak thread yang dijadwalkan, semakin banyak latensi yang ditumpuk. RTOS tidak memiliki masalah semacam itu karena semua thread dan proses memiliki latensi terbatas (thread akan dieksekusi dalam batas waktu yang ditetapkan).

Faktor Ekonomi dan Perangkat Keras

RTOS bekerja untuk sistem standalone dan low-end seperti mesin penjual otomatis atau ATM. Selain itu, RTOS kecil dan ringan dibandingkan dengan GPOS. Lebih lanjut, GPOS bekerja untuk tujuan umum dan perangkat high-end seperti workstation atau komputer pribadi.

High-end devices

Preemptible Kernel

Salah satu masalah utama ketika eksekusi proses prioritas tinggi terlebih dahulu adalah preemptible kernel. Jadi, jika kernel tidak preemptible, maka permintaan dari kernel ini akan segera menggantikan semua proses yang berjalan lainnya. Sementara kernel RTOS preemptible, kernel GPOS tidak. 

Dengan kata lain, eksekusi proses prioritas tinggi dalam GPOS tidak dapat pre-empt pemanggilan kernel, sementara proses prioritas tinggi dalam RTOS akan selalu pre-empt tugas prioritas rendah jika diperlukan dan memperlakukan tugas di luar pemanggilan kernel sebagai proses eksternal.

RTOS vs GPOS – Mengevaluasi dan Memilih RTOS untuk Pengembangan Produk Embedded

Sebelum mengevaluasi RTOS embedded yang cocok dengan semua persyaratan sistem embedded, pastikan Anda memeriksa apakah RTOS calon tersebut mendukung beberapa fitur penting. 

Untuk memudahkan Anda, berikut adalah garis besar fitur-fitur kritis ini:

RTOS vs GPOS – Schedulers

Scheduler sistem operasi menangani tugas untuk memutuskan kapan OS harus mengeksekusi setiap tugas. Scheduler dapat menunda dan melanjutkan tugas apa pun tergantung pada sumber daya yang tersedia dan prioritas. Jadi, RTOS embedded harus memiliki scheduler bawaan. Ini akan memungkinkan RTOS untuk melakukan eksekusi tugas real-time.

Software Timers

Seperti yang namanya implikasikan, software timer memungkinkan eksekusi fungsi dalam jendela waktu tertentu. Tidak mudah atau disarankan untuk membuat software timer secara manual untuk RTOS Anda, jadi pastikan Anda memilih RTOS dengan software timer bawaan.

RTOS vs GPOS – Queuing Mechanism

Antrian memungkinkan tugas bertukar informasi. RTOS dengan mekanisme antrian bawaan akan memungkinkan pertukaran pesan di antara tugas.

Execution Trace Tools 

Dengan alat tracing, Anda dapat dengan mudah mengamati perilaku real-time dari sistem real-time. Jadi, tim pengembangan Anda dapat melacak dan mendeteksi kesalahan apa pun serta eksekusi tugas.

RTOS vs GPOS – Low Memory Footprint

Karena Anda perlu mengintegrasikan RTOS ke dalam platform MCU, RTOS calon harus memiliki memori yang kecil. Ini berarti ukuran total tidak boleh lebih dari 10% dari ukuran total MCU.

RTOS Architecture

Penutup

Singkatnya, baik RTOS maupun GPOS bekerja dengan baik dalam aplikasi yang dibuat untuk mereka. Meskipun RTOS mungkin menghasilkan throughput yang lebih rendah daripada GPOS, itu tidak berarti throughputnya rendah. 

Sementara GPOS menangani banyak proses berat, RTOS menangani lebih sedikit tugas dengan throughput yang relatif terhadap beban sistem.

Namun, keutamaan utama RTOS adalah memberikan pola eksekusi yang lebih dapat diprediksi dan eksekusi yang tepat waktu—bukan throughput tinggi. Namun, yang sebaliknya berlaku untuk GPOS. Nah, itu membungkus segala sesuatu tentang GPOS vs RTOS. Jika ada komentar atau pertanyaan, jangan ragu untuk menghubungi kami. Kami akan senang membantu.