Definition Was ist QNX?

QNX ist ein Unix-ähnliches Echtzeitbetriebssystem, das auf eine Entwicklung an der kanadischen Universität Waterloo in den 1980er-Jahren zurückgeht. Das Betriebssystem hat einen Echtzeit-Mikrokernel und lässt sich auf eingebetteten Systemen für viele verschiedene Anwendungen einsetzen. Im Automotive-Bereich wird es beispielsweise für das Fahrzeug-Infotainment genutzt. Mittlerweile gehört das Betriebssystem zu BlackBerry. Der Quellcode des Kernels ist seit 2007 öffentlich zugänglich.

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(Bild: © aga7ta - stock.adobe.com)

QNX ist der Name eines Echtzeitbetriebssystems, dessen Anfänge bis in die 1980er-Jahre zurückreichen. Gordon Bell und Dan Dodge, zwei Studenten der kanadischen Universität Waterloo, entwickelten das UNIX-ähnliche Betriebssystem unter der damaligen Bezeichnung QUNIX. Das Real-Time Operating System wurde kontinuierlich weiterentwickelt und wechselte über die Jahre mehrfach den Eigentümer. Der Quellcode des Kernels ist seit 2007 öffentlich zugänglich. Damals stand der Kernel unter dem von QNX entworfenen Hybrid-Softwaremodell. Mit diesem Modell war der Einsatz des QNX-Kernels für nicht-kommerzielle Zwecke kostenlos. Der Kernel konnte zudem für eigenen Zwecke verändert werden. Für die weitere Veröffentlichung des veränderten Kernels war jedoch eine schriftliche Genehmigung notwendig.

Heute gehört das Betriebssystem dem Unternehmen BlackBerry. Das mit einem Echtzeit-Mikrokernel ausgestattete Betriebssystem eignet sich für eingebettete Systeme und kommt für unterschiedliche Anwendungen zum Einsatz. Popularität erlangte es im Automotive-Bereich für die Steuerung von Navigationssystemen und des Infotainments in Fahrzeugen von Herstellern wie Volkswagen, Audi, SEAT, Skoda oder BMW. Auch BlackBerry-Betriebssysteme wie BlackBerry Tablet OS basieren auf QNX. Weitere Anwendungsbereiche sind der Netzwerkbereich, Set-Top-Boxen, die Industrieautomation und Robotik, die Medizintechnik und viele mehr.

QNX ist POSIX-kompatibel und beherrscht präemptives Multitasking. Das Betriebssystem unterstützt viele Hardwareplattformen eingebetteter Systeme und Prozessoren wie MIPS, PowerPC, ARM, StrongARM xScale, x86er-Familie, SH-4 und andere. Für die Entwicklung von QNX-Anwendungen steht eine Software Development Platform (SDP) zur Verfügung. Die aktuelle Version des Echtzeitbetriebssystems QNX Neutrino RTOS 7.1 stammt aus dem Jahr 2020. Das Real-Time Operating System QNX konkurriert mit weiteren proprietären oder Open-Source-basierten Echtzeitbetriebssystemen wie FreeRTOS, Nucleus RTOS, VxWorks oder Zephyr.

Grundsätzliche Eigenschaften und Merkmale eines Real-Time Operating Systems

QNX gehört zu der Betriebssystemklasse der Echtzeitbetriebssysteme. Der englische Ausdruck dafür lautet Real-Time Operating System (RTOS). Bei einem Echtzeitbetriebssystem handelt es sich um ein speziell für eingebettete Systeme und Kleingeräte optimiertes Betriebssystem. Ein RTOS kommt mit den eingeschränkten Hardwareressourcen solcher Systeme und Geräte zurecht und ist in der Lage, echtzeitfähige Anwendungen auszuführen. Typische Aufgaben solcher mit einem RTOS ausgestatteten Geräte sind Mess- und Steueraufgaben.

Für die Ausführung von Echtzeitanwendungen ist es erforderlich, dass die Hardware mit dem Real-Time Operating System unmittelbar auf Ereignisse reagiert und die Ergebnisse auf Datenverarbeitungsvorgänge oder Anfragen in einer vorhersagbaren Zeit liefert. Ereignisse und Datenverarbeitungsvorgänge werden durch über Hardwareschnittstellen empfangene analoge oder digitalen Signale ausgelöst. Verzögerungen beispielsweise durch das Zwischenspeichern von Daten sind auf eine Minimum zu reduzieren. Die zentralen Anforderungen an ein Echtzeitbetriebssystem sind zusammengefasst folgende:

  • vorhersagbares Zeitverhalten und vorbestimmbare Reaktionszeiten auf Ereignisse
  • Unterstützung der Interrupt-Infrastuktur verschiedener Hardwareplattformen
  • präemptives Multitasking (im Fall der Unterstützung von Multitasking)

Merkmale und Eigenschaften des Echtzeitbetriebssystems QNX

Der sogenannte Neutrino-Mikrokernel ist das Herzstück des Echtzeitbetriebssystems QNX. Er ist echtzeitfähig, zeigt ein vorhersagbares Zeitverhalten und unterstützt präemptives Multitasking. Im Gegensatz zu einem monolithischen Betriebssystemkern sind in dem Mikrokernel alle nicht unmittelbar zur Erledigung der aktuellen Aufgaben benötigten Funktionen ausgelagert. Sie werden nur bei Bedarf in den Kernel geladen. Der Mikrokernel bleibt dadurch kompakt und lässt sich auf ressourcenbeschränkter Hardware ausführen.

QNX führt jeden Prozess in einem geschützten Speicherbereich aus und unterstützt zur Einbindung von Anwendungen den POSIX-Standard. Der QNX-Mikrokernel besitzt die Fähigkeit, Systemtreiber während des laufenden Betriebs auszutauschen. Er läuft auf vielen verschiedenen Hardwareplattformen und Prozessoren wie MIPS, PowerPC, ARM, StrongARM xScale, x86er-Familie oder SH-4.

Anwendungsbereiche des Echtzeitbetriebssystems QNX

QNX kommt in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen zum Einsatz. In der Automobilbranche basieren die Navigations- und Infotainmentsysteme vieler Fahrzeuge von Herstellern wie BMW, VW, Audi, Skoda oder SEAT auf QNX. BlackBerry nutzte QNX für Betriebssysteme von Tablets oder Smartphones wie BlackBerry Tablet OS. Weitere Anwendungsbereiche sind die Industrieautomation, die Robotik, die Medizintechnik, die Netzwerktechnik und die Unterhaltungselektronik (zum Beispiel für Set-Top-Boxen).

Vorteile des Real-Time Operating Systems QNX

Neben den üblichen Eigenschaften eines Echtzeitbetriebssystems mit vorhersagbarem Zeitverhalten und präemptivem Zeitverhalten bietet QNX Vorteile wie:

  • schlanker Mikrokernel, geeignet für ressourcenbeschränkte Systeme und viele verschiedene Hardwareplattformen
  • skalierbares, zuverlässiges und sicheres Betriebssystem
  • breite Installationsbasis
  • umfangreiche Mechanismen zur Prozesskommunikation (IPC)
  • Ausführung der Prozesse in geschützten Speicherbereichen
  • Austausch von Systemtreibern während des Betriebs
  • für viele unterschiedliche Anwendungsbereiche einsetzbar
  • zertifizierbar nach unterschiedlichen Standards
  • Quellcode des Kernels öffentlich zugänglich

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