실시간 운영체제 (RTOS, Real-Time Operating System)

실시간 운영체제 (RTOS, Real-Time Operating System)

작업이 정해진 시간 내에 완료되도록 보장하는 운영체제로, 결정적 응답 시간과 예측 가능성을 제공하여 임베디드·산업·의료 시스템에 사용

목적: 결정적 시간 보장, 예측 가능성, 데드라인 준수, 우선순위 기반 스케줄링

특징: 결정적, 우선순위 선점 스케줄링, 짧은 인터럽트 지연, 최소 지터(Jitter)

분류

• •경성 실시간(Hard Real-Time): 데드라인 엄격, 위반 시 치명적, 항공·의료·자동차, μs-ms 응답
• •연성 실시간(Soft Real-Time): 데드라인 선호, 위반 시 성능 저하, 멀티미디어·게임, ms-초 응답

스케줄링 알고리즘

• •Rate Monotonic(RM): 주기 짧은 것 우선순위 높음, 정적, 최적(고정 우선순위)
• •Earliest Deadline First(EDF): 데드라인 가까운 것 먼저, 동적, 최적(동적 우선순위)
• •Priority-based Preemptive: 우선순위 선점, 인터럽트 최소 지연

성능 지표: WCET(Worst-Case Execution Time), 데드라인 준수율, 지터(변동성)

장점: 예측 가능, 데드라인 보장, 빠른 인터럽트 응답, 안정성

단점: 범용 OS보다 제약적, 개발 복잡도, 처리량 낮을 수 있음

적용사례: FreeRTOS, VxWorks, QNX, RTEMS, 항공·우주(비행 제어), 자동차(ECU), 의료(페이스메이커), 산업(PLC)

비교: RTOS(결정적/데드라인/빠름) vs 범용 OS(처리량/복잡/느린 응답)

연관: 스케줄링, EDF, Rate Monotonic, 임베디드, 인터럽트