न्यूक्लियस आरटीओएस

न्यूक्लियस आरटीओएस एक सीमेंस उद्यम, मेंटर आलेखी के अंतःस्थापित सॉफ्टवेयर संभाग द्वारा निर्मित एक समयोचित संचालन प्रणाली (आरटीओएस) है, जो 32- और 64-बिट अंतः स्थापित प्रणाली प्लेटफॉर्म का समर्थन करता है। संचालन प्रणाली (OS) को चिकित्सा, औद्योगिक, उपभोक्ता, अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी और इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) के उपयोग के लिए समयोचित अंतः स्थापित प्रणाली के लिए अभिक्ल्पित किया गया है। न्यूक्लियस को सबसे पहले 1993 में विमोचित किया गया था। नवीनतम संस्करण 3.x है, और इसमें ऊर्जा प्रबंधन, प्रक्रम प्रतिरूप, 64-बिट आधार, सुरक्षा प्रमाणन और चिप (एसओसी) संसाधित्र पर विषम अभिकलन बहुक्रोड प्रणाली के लिए समर्थन जैसी विशेषताएं शामिल हैं।

न्यूक्लियस प्रक्रम प्रतिरूप एसओसी पर कार्य के लिए समष्‍टि प्रांत विभाजन और स्मृति प्रबंधन इकाई (एमएमयू) या स्मृति सुरक्षा इकाई (एमपीयू) के साथ अनुखंड पृथक्करण जोड़ता है, जैसे ARMv7/8 कॉर्टेक्स-A/R/M कोर पर आधारित।

समर्थित प्लेटफॉर्म
न्यूक्लियस प्रमुख ARMv7 Cortex A, R, और M उपकरणों सहित कई अंत:स्थापित संसाधित्रों का समर्थन करता है। हालिया विमोचित ARMv8 64-बिट उपकरण का समर्थन करते हैं। आधिकारिक वेबसाइट में समर्थित उपकरणों की पूरी सूची है। इसमें 32-बिट एमसीयू और एमपीयू, कॉन्फ़िगर करने योग्य उपकरण और 32-बिट और 64-बिट बहुक्रोड संसाधित्र शामिल हैं।

इतिहास
न्यूक्लियस 1.x को पहली बार 1993 में त्वरित प्रौद्योगिकी (ATI) द्वारा न्यूक्लियस प्लस के रूप में विमोचित किया गया था। यह जल्द ही अंत:स्थापित बाजार में सबसे अधिक इस्तेमाल होने वाले आरटीओएस में से एक बन गया। वहां अपनी शुरुआती सफलता के बाद, एटीआई ने संगणक संजाल,  कंप्यूटर चित्रलेख  और संचिका तंत्र के लिए समर्थन जोड़ा, जिसने अपनाने में तेजी लाई।

मार्च 2002 में मेंटर आलेखी उपार्जित एटीआई, जिसके बाद जल्द ही न्यूक्लियस आरटीओएस की दूसरी पीढ़ी आई। संस्करण 2.x को 2003 में जारी किया गया था, जिससे विभिन्न संरचना और टूल सेट में इसकी सुवाह्यता में सुधार हुआ। IPv6, स्फुर स्मृति संचिका तंत्र और यूनिवर्सल सीरियल बस (USB) 2.0 जैसे नए घटक जोड़े गए। मेंटर ने पुराने कोडलैब दोषमार्जक को EDGE विकास टूल्स से बदल दिया जिसमें संकलक  टूल्स, दोषमार्जक, सिम्युलेटर और रूपरेखा (अभिकलित्र क्रमादेशन) शामिल थे।

मेंटर आलेखी ने 2010 में तीसरी पीढ़ी के न्यूक्लियस की शुरुआत की। संस्करण 3.x उच्च अंत माइक्रोसंसाधित्र इकाइयों (MPUs), सूक्ष्म नियंत्रक इकाइयों (MCUs), अंकीय संकेत प्रक्रमक (DSPs), और क्षेत्र में प्रोग्राम की जा सकने वाली द्वार श्रंखला (FPGAs) दोनों के लिए अभिप्रेत था। सीमित स्मृति संसाधनों वाले उपकरणों के लिए, न्यूक्लियस को कोड और डेटा दोनों के लिए <10 किलोबाइट (केबी) के स्मृति आकार को कम करने के लिए अभिक्ल्पित किया गया था।

न्यूक्लियस 3.x ने सममित बहु प्रसंस्करण  (एसएमपी) और असममित बहुप्रक्रमण (एएमपी) के लिए समर्थन पेश किया, दोनों अनपर्यवाइज्ड यूएएमपी और सुपरवाइज्ड एसएएमपी (मेंटर अंतःस्थापित सूत्र का उपयोग करके)। न्यूक्लियस 3.x में अन्य परिवर्धन:
 * कर्नेल (संचालन प्रणाली) और मध्यस्थ  घटकों के लिए एकीकृत ऊर्जा प्रबंधन समर्थन; डीवीएफएस, टिक सप्रेशन और हाइबरनेशन (अभिकलन) सहित स्लीप मोड के लिए समर्थन शामिल है।
 * एप्लिकेशन अनुखंड के गतिशील भरण और अभारण का समर्थन करने के लिए मेमोरी विभाजन के लिए प्रक्रिया मॉडल। लोड करने योग्य प्रक्रियाओं को हार्डवेयर मेमोरी प्रबंधन समर्थन के साथ या उसके बिना उच्च अंत एमपीयू और निम्न अंत एमसीयू दोनों पर समर्थित किया जाता है।
 * वायरलेस समर्थन
 * आईओटी प्रोटोकॉल
 * अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी, चिकित्सा, औद्योगिक और मोटर वाहन के लिए सुरक्षा प्रमाणन
 * एआरएम ट्रस्टज़ोन के लिए समर्थन
 * आईपीसी के लिए अंत:स्थापित बहुक्रोड फ्रेमवर्क और एएमपी अभिकल्पन के लिए संसाधित्र जीवन चक्र प्रबंधन (पर्यवेक्षित एसएएमपी और अनपर्यवेक्षित यूएएमपी दोनों) मेंटर
 * रनटाइम (कार्यक्रम जीवनचक्र चरण) होस्ट साइड विश्लेषण टूल के साथ ट्रेसिंग समर्थन

संस्करण 3.x में नई सुविधाओं के अलावा, न्यूक्लियस ने व्यापार मॉडल को ला कार्टे से एक एकीकृत संकुल में स्थानांतरित कर दिया।

मेंटर ने EDGE विकास टूल्स को सोर्सरी कोडबेंच से बदलने के लिए दिसंबर 2010 में कोडसोर्सरी का अधिग्रहण किया। सोर्सरी कोडबेंच में एक संकलक टूल-चेन, दोषमार्जक और ट्रेस विश्लेषण टूल शामिल हैं। संकलक टूल-चेन GNU टूल-चेन पर आधारित है। दोषमार्जक और एकीकृत विकास पर्यावरण (आईडीई) ग्रहण (सॉफ्टवेयर)  पर आधारित हैं। सोर्सरी कोडबेंच न्यूक्लियस आरटीओएस और मेंटर अंतःस्थापित लिनक्स के लिए कार्य प्रवाह में निर्मित और ओएस जागरूकता के साथ एआरएम, आईए-32, एमआईपीएस और पीपीसी संरचना का समर्थन करता है।

न्यूक्लियस 3.x ने एक एकीकृत बिल्ड और कॉन्फ़िगरेशन प्रणाली पेश किया जिसके साथ कर्नेल को एक फ़ाइल के माध्यम से कॉन्फ़िगर किया गया है और एक लाइब्रेरी के रूप में बनाया गया है। लिनक्स में मेन्यू-कॉन्फ़िग की तरह, कोडबेंच के साथ एकीकृत एक प्रयोक्ता इंटरफ़ेस  (UI) आधारित कॉन्फ़िगरेशन टूल उपयोगकर्ता को ग्राफ़िक रूप से चयन करने योग्य घटक प्रदान करता है ताकि बिल्ड समय पर कर्नेल को अनुकूलित किया जा सके। न्यूक्लियस कॉन्फ़िगरेशन प्रणाली उपयोगकर्ता अनुकूलन के लिए नए टूल-चेन, संरचना समर्थन और गुणों का निर्माण करने की अनुमति देता है।

प्रमुख घटक
न्यूक्लियस आरटीओएस घटकों में शामिल हैं:
 * 1) कर्नेल (संचालन प्रणाली)
 * 2) सेवाएं
 * 3) संयोजकता
 * 4) संचिका तंत्र
 * 5) संगणक संजाल
 * 6) IoT फ्रेमवर्क
 * 7) तार रहित
 * 8) सुरक्षा
 * 9) यूआई और आलेखी

कर्नेल

 * प्राथमिकता आधारित पूर्व-खाली समयबद्धन के साथ समयोचित कर्नेल
 * लोड करने योग्य अनुखंड का उपयोग करके गतिशील संयोजन के लिए समर्थन
 * C++ के लिए अंतरपृष्‍ठ, सुवाहय संचालन प्रणाली अंतरपृष्‍ठ (POSIX), और समयोचित संचालन प्रणाली न्यूक्लियस (TRON परियोजना) ITRON परियोजना
 * एसएमपी/एएमपी, पर्यवेक्षित और अनुपयोगी
 * कार्यों और व्यवधानों के लिए बाध्य संगणना डोमेन और संसाधित्र कोर के लिए समानता के लिए एसएमपी समर्थन और रनटाइम नियंत्रण
 * 64-बिट संरचना के लिए समर्थन
 * स्मृति विवश उपकरणों को फिट करने के लिए स्केलेबल
 * अंतर्निहित बिजली प्रबंधन ढांचा
 * सभी घटकों के लिए स्रोत कोड

सेवाएं

 * रन-लेवल प्रारंभीकरण और रजिस्ट्री
 * POSIX: कर्नेल, नेटवर्किंग और संचिका तंत्र
 * शेल और ट्रेसिंग
 * डिबग एजेंट
 * सी ++
 * बिजली प्रबंधन सेवाएं

संयोजकता
न्यूक्लियस विभिन्न अंतरपृष्‍ठ के माध्यम से अन्य उपकरणों से जुड़ने की क्षमता का समर्थन करता है जिनमें निम्न शामिल हैं:
 * यूएसबी 2.0 और 3.0
 * यूएसबी होस्ट, फंक्शन और यूएसबी ऑन-द-गो(ओटीजी) ढेर
 * सक्षम कई उन्नत प्रोफ़ाइल के साथ ब्लूटूथ (A2DP, AVRCP, HFP, HSP, आदि)
 * परिधीय घटक अन्तर्संबद्ध (पीसीआई), पीसीआई-एक्स और पीसीआईई
 * नियंत्रक के इलाके का संजाल (CAN) और CANopen
 * सुरक्षित अंकीय (SDIO)
 * एसपीआई, क्यूएसपीआई
 * इंटर-इंटीग्रेटेड सर्किट (I²C)

संचिका तंत्र
विंडोज और यूनिक्स जैसे संचालन प्रणाली के विपरीत, न्यूक्लियस को काम करने के लिए संचिका तंत्र की जरूरत नहीं है। हालांकि, स्थानीय भंडारण की आवश्यकता वाले जटिल उपयोगों के लिए, न्यूक्लियस FAT, SAFE (गलती सहिष्णु) और LWEXT सहित कई संचिका तंत्र का समर्थन करता है।

एक साथ कई संचिका तंत्र

 * फ़ाइल आवंटन तालिका (फ़ाइल आवंटन तालिका)
 * सुरक्षित (उच्च विश्वसनीयता शक्ति विफल सुरक्षित)
 * LWEXT
 * स्थापित करने योग्य तृतीय-पक्ष फ़ाइल प्रणाली

एकाधिक मीडिया समर्थन
न्यूक्लियस एक वर्चुअल संचिका तंत्र अनुप्रयोग क्रमादेशन अंतराफलक (एपीआई) के माध्यम से विभिन्न संचिका तंत्र और स्टोरेज मीडिया के लिए समर्थन प्रदान करता है जो अंतर्निहित स्टोरेज प्रारूप की परवाह किए बिना समान फ़ंक्शन कॉल का उपयोग करके समर्थित संचिका तंत्र और स्टोरेज उपकरण तक पहुंच की अनुमति देता है।
 * सीडी रॉम
 * हार्ड ड्राइव
 * रैम डिस्क
 * नॉर और नंद फ्लैश
 * यूएसबी ड्राइव
 * एसडी एमएमसी

नेटवर्किंग
न्यूक्लियस नेटवर्किंग स्टैक एक दोहरी IPv4 और IPv6 स्टैक है जो 60 से अधिक नेटवर्किंग प्रोटोकॉल का समर्थन करता है। न्यूक्लियस नेटवर्किंग स्टैक POSIX का समर्थन करता है और सॉकेट आधारित एप्लिकेशन इंटरफ़ेस का उपयोग करने में आसान प्रदान करता है। समर्थित प्रोटोकॉल की एक संक्षिप्त सूची में शामिल हैं:
 * इंटरनेट प्रोटोकॉल सूट (यूडीपी, टीसीपी/आईपी)
 * इंटरनेट नियंत्रण संदेश प्रोटोकॉल (आईसीएमपी), डाइनामिक होस्ट कॉन्फिगरेशन प्रोटोकॉल (डीएचसीपी), नेटवर्क एड्रेस ट्रांसलेशन (एनएटी)
 * पॉइंट-टू-पॉइंट प्रोटोकॉल (पीपीपी) और ईथरनेट पर पॉइंट-टू-पॉइंट प्रोटोकॉल (पीपीपीओई)
 * फाइल ट्रांसफर प्रोटोकॉल (एफटीपी), टेलनेट, सुरक्षित खोल  (एसएसएच)
 * साधारण नेटवर्क प्रबंधन प्रोटोकॉल (SNMP), नेटवर्क टाइम प्रोटोकॉल (NTP)
 * हाइपरटेक्स्ट परहस्त शिष्टाचार (एचटीटीपी) और  HTTPS के
 * JSON-XML, WebSockets

सुरक्षा
न्यूक्लियस आराम या पारगमन में डेटा की सुरक्षा के लिए सुरक्षित संचार के लिए एन्क्रिप्शन विकल्पों की एक विस्तृत विविधता का समर्थन करता है। न्यूक्लियस ओपनएसएसएल और एक ओपनएसएसएल-जैसे संकुल वोल्फएसएसएल (पूर्व में सीवाईएसएसएल) के साथ आता है जो एन्क्रिप्शन की आवश्यकता वाले अभिकल्पन के लिए ओपनएसएसएल से बहुत छोटा है लेकिन मेमोरी क्षमता में सीमित है। पारगमन में डेटा की सुरक्षा के लिए सुरक्षा प्रोटोकॉल में IPsec/IKE, SSH/SSL/TLS/DTLS शामिल हैं। एन्क्रिप्शन में DES, 3DES, AES, SHA-256 शामिल हैं। सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टोग्राफी एल्गोरिदम में आरएसए शामिल है। आधार में X.509, RADIUS और 802.1X शामिल हैं।

वायरलेस
क्यूसीए, ब्रॉडकॉम, टीआई और सीएसआर जैसे विभिन्न चिप-निर्माताओं के कई वाई-फाई अनुखंड समर्थित हैं:
 * आईईईई 802.11 ए/बी/जी/एन
 * आईईईई 802.15.4
 * ब्लूटूथ, ब्लूटूथ ले

यूआई आलेखी
न्यूक्लियस 3.x ओपनजीएल और अग्रणी तृतीय पक्ष यूआई पुस्तकालयों का समर्थन करता है। न्यूक्लियस क्यूटी (सॉफ्टवेयर) यूआई ढांचे का समर्थन करता है जिसे कोड आकार के लिए अनुकूलित किया गया है और डिबगिंग और ट्रेसिंग के लिए कोडबेंच में एकीकृत किया गया है। समर्थित अन्य यूआई में अंतःस्थापित जादूगर और सोशियोनेक्स्ट सीजीआई स्टूडियो शामिल हैं।

आईओटी
न्यूक्लियस की हालिया रिलीज में HTTPS, प्रतिबंधित अनुप्रयोग प्रोटोकॉल (CoAP), MQTT और 6LoWPAN के लिए समर्थन शामिल है।

न्यूक्लियस ने Microsoft Azure क्लाउड अभिकलन फ्रेमवर्क के लिए समर्थन की भी घोषणा की है।

औद्योगिक
न्यूक्लियस को उद्योग के नेताओं से तीसरे पक्ष के औद्योगिक ढेर के साथ एकीकृत किया गया है। औद्योगिक स्टैक समर्थन में सॉफ्टिंग से ओपीसी यूनिफाइड संरचना (OPC UA) होस्ट और क्लाइंट और EtherNet/IP और से [[EtherCAT] शामिल हैं। .de/ KoenigPa]।

बहुक्रोड
न्यूक्लियस 32 और 64-बिट विषम बहु-कोर एसओसी के लिए असममित बहुप्रक्रमण (एएमपी) मोड और सममित मल्टीप्रोसेसिंग (एसएमपी) मोड का समर्थन करता है। न्यूक्लियस मेंटर अंतःस्थापित हाइपरविजर के साथ GOS के रूप में चलने में भी सक्षम है।

एएमपी मोड में संचालन करते समय, न्यूक्लियस आरटीओएस अन्य संसाधित्र पर वितरित न्यूक्लियस, लिनक्स, और/या नंगे मशीन (धातु) प्रोग्राम के अन्य उदाहरणों के साथ सह-अस्तित्व में रह सकता है। इस मोड में, प्रत्येक संसाधित्र स्वतंत्र रूप से चल रहा है और एसओसी के भीतर एक अलग प्रणाली के रूप में व्यवहार करता है। मेंटर अंतःस्थापित मल्टीकोर फ्रेमवर्क विभिन्न कोर पर संचालन प्रणाली और संसाधित्र जीवन चक्र प्रबंधन के बीच इंटरप्रोसेस संचार प्रदान करता है। एसएमपी ऑपरेशन में न्यूक्लियस आरटीओएस की तात्कालिकता एक साथ कई कोर का प्रबंधन करती है। न्यूक्लियस बहुक्रोड उपकरण, या कोर के किसी भी सबसेट पर अपने संचालन को सभी कोर में वितरित कर सकता है। इस उद्देश्य के लिए न्यूक्लियस बाध्य संगणना डोमेन के लिए रनटाइम एपीआई समर्थन प्रदान करता है, और कार्यों को नियंत्रित करता है और कोर असाइनमेंट के लिए समानताएं बाधित करता है।

उत्पाद संकुल
न्यूक्लियस आरटीओएस निम्नानुसार पैक किया गया है:
 * न्यूक्लियस रेडीस्टार्ट एडिशन रेडीस्टार्ट जिसमें रनटाइम प्रणाली, मिडलवेयर, बीएसपी (सभी स्रोत कोड में) और आईडीई, दोषमार्जक, संकलन उपकरण, एक संकुल में ट्रेस बंडल शामिल हैं। न्यूक्लियस रेडी स्टार्ट ARM, MIPS और PPC के लिए पैक किए गए संस्करणों में आता है। न्यूक्लियस रेडीस्टार्ट सरलीकृत बिल्ड और कॉन्फ़िगरेशन वर्कफ़्लो प्रदान करने और कर्नेल जागरूकता, लोड करने योग्य अनुखंड समर्थन, ट्रेसिंग और प्रोफाइलिंग टूल सहित डिबगिंग एन्हांसमेंट प्रदान करने के लिए कोडबेंच में विशेष ग्रहण प्लगइन्स जोड़ता है।
 * न्यूक्लियस सोर्स कोड एडिशन में अद्वितीय संरचना और/या विभिन्न टूल चेन का समर्थन करने के लिए रनटाइम प्रणाली और मिडलवेयर पैक किया गया है

सुरक्षा प्रमाणन
न्यूक्लियस SafetyCert को DO-178C, IEC 61508, IEC 62304, और ISO 26262 के लिए उच्चतम स्तर की सुरक्षा के लिए प्रमाणित किया गया है।

न्यूक्लियस आरटीओएस
का उपयोग करने वाले उत्पाद न्यूक्लियस उत्पादों का उपयोग करने वाले उदाहरण उपकरणों में शामिल हैं:


 * नए क्षितिज, इंटरप्लेनेटरी स्पेस प्रोब
 * एविएशन इंडस्ट्री में क्रिटिकल टेरेन अवेयरनेस टेक्नोलॉजी के लिए हनीवेल
 * आईवीएल टेक्नोलॉजीज का ऑन-की कराओके मोबाइल उपकरण प्लेयर न्यूक्लियस प्लस का उपयोग करता है
 * LOGITECH इसका उपयोग अपने पॉकेट वीडियो सुवाहय अंकीय वीडियो कैमरों में करता है
 * एसके टेलीकॉम का कोरिया में कोड संभाग मल्टीपल एक्सेस  (सीडीएमए) तकनीक का पहला व्यावसायीकरण
 * मीडियाटेक डुअल सिम डुअल संसाधित्र आधारित चिपसेट ज्यादातर चीनी फोन में मिलते हैं
 * एनईसी हाई डेफिनिशन चल दूरभाष  हैंडसेट
 * ASC का RBOX मल्टी-सर्विस एग्रीगेटर परिवार न्यूक्लियस PLUS का उपयोग करता है
 * TI-Nspire सीरीज़ हैंडहेल्ड कैलकुलेटर न्यूक्लियस को अपने संचालन प्रणाली के आधार के रूप में उपयोग करते हैं
 * टेलीफ़ोनिक्स इसका उपयोग USAF C-130 एवियोनिक्स आधुनिकीकरण कार्यक्रम, SDI प्रणाली और 767 टैंकर प्रोग्राम, एविएशन कम्युनिकेशन प्रणाली में करता है
 * गार्मिन इंटरनेशनल सामान्य विमानन के लिए सीएनएक्स80 नेविगेशनल ग्लोबल पोजिशनिंग प्रणाली (जीपीएस) विकसित करेगी
 * बड़ी संख्या में मोटोरोला, सैमसंग, एलजी, सीमेंस/बैंक, सेजम और एनईसी मोबाइल फोन
 * एलजी पॉप, एरिना आदि पर एस-क्लास यूआई।
 * इंटेलॉन होमप्लग ए.वी
 * क्रेस्ट्रॉन इलेक्ट्रॉनिक्स अपने पुराने 2-सीरीज़ कंट्रोल प्रणाली संसाधित्र पर
 * बीएसएस ऑडियो उनके साउंडवेब लंदन रेंज में।
 * क्रिएटिव ज़ेन उत्पाद लाइन के बाद के संस्करण
 * Infineon S-Gold2 चिपसेट का सीमेंस फोन में उपयोग किया जाता है: S75, E71, M81, आदि।
 * Apple Inc.|Apple के iPhone में प्रयुक्त Infineon S-Gold2 बेसबैंड चिप
 * Metrotech i5000 उपयोगिता स्थान  रिसीवर
 * क्रिएटिव ज़ेन विजन लाइन
 * इंटेल सक्रिय प्रबंधन प्रौद्योगिकी, इंटेल vPro अंत:स्थापित नियंत्रक
 * टंडबर्ग एमएक्सपी वीडियो और टेलीफोनी उपकरण
 * डेटेक्स-ओमेडा एवांस एनेस्थीसिया प्रणाली
 * ज़ोल मेडिकल कॉर्पोरेशन डीफ़िब्रिलेटर्स
 * सैमसंग बड़ा (संचालन प्रणाली)  प्लेटफॉर्म आधारित उपकरण
 * माइंड्रे प्रारंभिक रोगी मॉनिटर, अल्ट्रासाउंड उपकरण और हेमेटोलॉजी विश्लेषक

यह भी देखें

 * समयोचित संचालन प्रणाली की तुलना