リアルタイムOS（RTOS）とは？

詳細解説

リアルタイムOS（RTOS: Real-Time Operating System）は、タスク（処理）の実行に時間的な制約（デッドライン）を設け、その期限内に確実に処理を完了することを保証する組込みシステム向けのオペレーティングシステムです。汎用OS（WindowsやLinux）はスループット（全体処理量）を最大化するよう設計されているため、特定タスクの実行タイミングを正確に保証することが困難ですが、RTOSはデッドラインの厳守を最優先します。RTOSのリアルタイム性の種類はハードリアルタイム（デッドラインを1回でも超過すると重大障害・自動車のエアバッグ制御・医療機器が該当）とソフトリアルタイム（デッドライン超過が許容されるが品質が低下する・映像ストリーミングが該当）に分かれます。RTOSの主要機能はタスクスケジューリング（優先度ベースのプリエンプティブスケジューリングで高優先度タスクが低優先度タスクを割り込む）・割り込み処理（外部イベントへの高速応答）・タスク間通信（メッセージキュー・セマフォ）・メモリ管理（静的割り当てが中心で断片化を防ぐ）です。代表的なRTOSはFreeRTOS（オープンソース・IoT機器に多用）・VxWorks（航空・宇宙・軍事・高信頼性分野）・QNX（自動車・医療機器）・TOPPERS（国内の組込み向け・AUTOSAR対応）・μT-Kernel（国内の組込みOS標準）です。ITパスポートでは「RTOSの定義と汎用OSとの違い」「ハードリアルタイムとソフトリアルタイムの違い」「組込みシステムでの利用場面」が出題されます。

ITパスポートでの出題ポイント

• 1デッドライン内に処理完了を保証するリアルタイム性が最大の特徴
• 2ハードリアルタイム（超過=重大障害）とソフトリアルタイム（超過=品質低下）の区別
• 3優先度ベースのプリエンプティブスケジューリングで高優先度タスクを優先実行
• 4FreeRTOS（IoT向けオープンソース）・VxWorks（航空宇宙）が代表的製品

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