为什么windows不是实时操作系统



实时操作系统要求用户任务可以得到及时响应,多用于嵌入式设备,而windows和linux属于通用型操作系统,更注重数据吞吐量而不是系统响应时间,这是通常的说法。

从操作系统的管理机制来看,windows具备多级中断体系和线程优先级。获得windows最高优先响应的是级别最高的中断,中断是一种可以打乱正常执行流程的机制,在IA32体系中,它来源于设备对CPU的请求,一般也称为IO中断。这是因为设备的IO体系处理速度要远远低于几千MIPS的CPU处理速度,CPU若不想白费力气的轮询,只能让设备完成IO任务之后中断自己以便继续处理。举个生活中的例子,中断机制就像打电话通知,比如你维修一个电器,根据损坏程序,也许是1天也许是一周可以修好,你通常不会每天去一遍维修店(轮询)而是等待维修店给你的电话(中断)。

windows用IRQL来标示中断优先级,0号中断跟电源相关,级别最高;最低的三级分别是DPC/Dispatch,APC和Passive级别。IA32体系中,优先级最高的中断可以中断优先级低的中断,这叫做中断屏蔽:这也很容易理解:我们生活中总是优先处理更重要的电话。当然,中断屏蔽之前会保存现场,比如你可以在挂掉低级中断的电话前跟对方抱歉,说一会儿再打过去。

中断屏蔽是这样实现的:CPU在接到一个中断请求(IRQ)之后,会提升当前中断请求级别,此时和当前级别相同甚至更低的中断请求就被屏蔽了,所有的时间片都用于当前中断的处理(除了时钟,因为时钟中断级别够高),只有当处理完当前中断后,CPU才会降查看是否有低级中断出现,如果有,就将当前IRQ降低到该中断请求级别并进行处理。所以CPU是否能够及时响应取决于该中断的优先级。那么用户线程(任务)在windows中断级别中排在那个位置呢?——排在最低:Passive级别。这样,用户任务的实时性就无法保证。所以windows不是实时操作系统。

passive以及比它高的俩级别都是软件中断,平时用户任务在线程调度程序(位于dispatch级别)的安排下按照时间片进行分时处理,用户任务(线程)虽然也有优先级,但是因为它们出于passive这一级别的IRQL上,所以总会被其他发生的中断所打断。举例来说,老师是线程调度程序,学生们是用户线程,老师调度每个学生在固定时间(时间片固定)内发言,但根据学生(线程)优先级的不同,老师可以决定学生的发言频率(线程调度策略),但是如果发生意外事件,比如校长跑到教室有事情要讲(软中断),或者停电(最高级别的硬件中断),那么正常的课堂秩序被打乱,除非中断响应程序执行完毕,才会恢复。这种情况下,假如学生(用户线程)即使出现什么实时性要求高的事件,也得不到CPU的响应。

转载自:http://hi.baidu.com/trueailei/item/9e21b3cd22b5f83f44941603


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