Bài giảng Hệ điều hành thời gian thực

H thi gian thc
1
MC LC
Gii thiu :
CHNG 1 : TNG QUAN V H THI GIAN TH!C
1. Khái nim h th&ng thi gian thc :
2. Các lo*i h th&ng thi gian thc:
3. ,-c .i/m c0a các h th&ng thi gian thc
4. Thi gian trong h th&ng thi gian thc:
4.1. ,3ng h3 h th&ng:
4.2. Các lo*i .3ng h3 h th&ng:
4.3. Quan nim v6 s ri r*c thi gian:
4.4. Ràng bu;c v6 thi gian:
5. X> lý thi gian thc
6. H th&ng .i6u khi/n và h thi gian thc
CHNG 2 : H ,IU HÀNH THI GIAN TH!C
1. ,*i cCDng v6 h .i6u hành thi gian thc
1.1. H .i6u hành
1.2. H .i6u hành th i gian thc so vEi h .i6u hành trên PC
1.3. ,-c .i/ m c0a h .i6u hành thi gian thc
1.4. Phân lo*i h .i6u hành thi gian thc
4.1. H iu hành thi gian thc nh vi mc ích thng mi
4.2. H iu hành thi gian thc m r ng ti Unix và các h iu hành khác
4.3. Các nhân cho mc ích nghiên c*u
2.TI chJc và kiKn trúc h .i6u hành thi gian th c
2.1. Tng quan
2.2. Các ki+n trúc h iu hành
2.2.1.Vi ht nhân :
2.2.2.n ht nhân:
2.3. H*t nhân h .i6u hành thi gian thc
2.3.1.H th-ng thi gian thc nh:

2.3.2. Công ngh a nhim
2.3 3. Các d1ch v cung c2p bi ht nhân
3. Các dNch vO cD bPn
3.1. Tác v và các trng thái tác v
3.2. B l8p l1ch
3.3. Tác v và d9 liu
3.4. :èn báo và chia s= d9 liu (Semaphore)
4. Các dNch vO mQ r;ng c0a RTOS thCD ng m*i
4.1. Message Queues, Mailboxes và Piles
a. Hàng Fi - Queue
b. Mailbox
c. Pipe
d. SH dng queue, mailbox, pipe
H thi gian thc
2
4.2. Ch*c nJng b 1nh thi (Timer Functions)
4.3. Các s kin - Event
4.4. Các hàm ngMt trong môi trng RTOS
5. GiEi thiu m;t s& h .i6u hành thi gian thc
5.1. RTX51-Real Time Operating System
5.2. ARTX-Advanced Real Time Operating System
5.3. TC/OS
5.4. QNX Neutrino
a. Kin trúc microkernel
b. Giao tip liên quá trình d&a trên vic truy)n th*ng ,ip
CHNG 3 : KT THUT LUP TRÌNH THI GIAN TH!C
1 Tác vO và quá trình (process)
2. ,a nhim (Multitasking) và .3ng thi (Concurrency)
2 L^p lNch (Scheduling)
2.1 Các khái nim

2.2 Các phCDng pháp l^p lNch phI biKn
2.2.1.L^p lNch offline/tanh:
2.2.2.L^p lNch online/.;ng:
2.2.3.L^p lNch t^p trung ho-c phân tán:
2.2.4.L^p lNch Mono hay Multi-processor:
2.3 Kc thu^t l^p lNch
2.3.1.FCFS
2.3.2.Shortest Job First -SJF
2.3.3.Rate monotonic (RM):
2.3.4.Earliest-deadline-first (EDF)
2.3 5Minimum Laxity first (MLF)
2.3.6.Round Robin
3 Truy6n thông và .3ng b;
3.1 Semaphore
3.2.Các lo*i Semaphore
3.3 Monitor
3.4 X> lý ngjt
CHNG 4 : THIkT Kk lNG DNG THI GIAN TH!C
1. B; .Nnh thi gian c0a 8051
2.1 Các thanh ghi cD sQ c0a b; .Nnh thi.
2.1.1 Các thanh ghi c0a b; Timer 0.
2.1.2 Các thanh ghi c0a b; Timer 1.
2.1.3 Thanh ghi TMOD (chK .; c0a b; .Nnh thi).
a.Các bít M1, M0:
b. C/ T (Xng hX/ b 1nh thi).
c. Bít cYng GATE.
2.1.4 Ngu3n xung .3ng h3 cho b; .Nnh thi:
H thi gian thc
3
1.2. Các chK .; c0a b; .Nnh thi

1.2.1 L^p trình cho chK .; Mode1.

1.2.2. Các bCEc l^p trình Q chK .; Mode 1.
1.2.3 Tìm các giá trN cpn .Cqc n*p vào b; .Nnh thi.
1.2.4 ChK .; 0.
1.2.5 L^p trình chK .; 2.
2. L^p trình x> lý ngjt
H thi gian thc
4
GIrI THIU
Giáo trình này nh2m cung c3p cho sinh viên các n5i dung ch6 yu sau ,ây
- T9ng quan v) h th*ng th:i gian th&c và ;ng d<ng
- Môi tr?:ng chung quanh c6a h th*ng máy tính th:i gian th&c
- Kin trúc phân b* cho h th*ng th:i gian th&c
- Th:i gian toàn c<c; mô hình c6a h th*ng th:i gian th&c
- i l?Bng th:i gian th&c và khái nim Cnh
- Các giao tip th:i gian th& c;
- Các giao th;c kích hot do th:i gian; input/output;
- Các h ,i)u hành th:i gian th&c; ,Fnh th:i; validation;
- Thit k h th*ng; kin trúc kích hot do th:i gian.
H thi gian thc
5
CHNG 1 :
TNG QUAN V H THI GIAN TH!C
REALTIME SYSTEM - RTS

MOc .ích :
GiEi thiu tIng quan v6 mô hình h thi gian thc, các khái nim
cD bPn c0a h thi gian thc, c .i/m c0a các h thi gian thc, phân bit các
h thi gian thc . ChCDng này cvng .3ng thi giEi thiu h th&ng .i6u khi/n

vEi thi gian thc
Trong nhGng nHm gIn ,ây, các h th*ng ,i)u khiKn theo th:i gian th&c là
m5t trong nhGng lLnh v&c thu hút nhi)u s& chú ý trong gii khoa hNc nghiên c;u
v) khoa hNc máy tính. Trong ,ó, v3n ,) ,i)u hành th:i gian th&c và v3n ,) lPp lFch
là ,Qc bit quan trNng. M5t s* ;ng d<ng quan trNng c6a h th*ng th:i gian th&c
(RTS) ,ã và ,ang ,?Bc ;ng d<ng r5ng rãi hin nay là các dây chuy)n sCn xu3t t&
,5ng, rôb*t, ,i)u khiKn không l?u, ,i)u khiKn các thí nghi m t& ,5ng, truy)n thông,
,i)u khiKn trong quân s& Th h ;ng d<ng tip theo c6a h th*ng này sW là ,i)u
khiKn rôb*t có hot ,5ng gi*ng con ng?:i, h th*ng kiKm soát thông minh trong các
nhà máy công nghip, ,i)u khiKn các trm không gian, thH m dò ,áy ,i d?ng

1. Khái nim h th&ng thi gian thc :
M5t h th*ng th:i gian th&c (RTS – Realtime Systems) có thK ,?Bc hiKu nh?
là m5t mô hình xZ lý mà tính ,úng ,[n c6a h th*ng không ch\ ph< thu5c vào kt
quC tính toán lôgic mà còn ph< thu5c vào th:i gian mà kt quC này phát sinh ra.
H th*ng th:i gian th&c ,?Bc thit k nh2m cho phép trC l:i (response) li
các yu t* kích thích phát sinh t_ các thit bF phIn c;ng trong m5t ràng bu5c th:i
gian xác ,Fnh. ` ,ây ta có thK hiKu th nào là m5t RTS b2ng cách hiKu th nào là
m5t tin trình, m5t công vic th:i gian th&c.
Nhìn chung, trong nhG ng RTS ch\ có m5t s* công vic ,?Bc gNi là công vic
th:i gian th& c, các công vic này có m5t m;c ,5 khbn c3p riêng phCi hoàn t3t, ví d<
m5t tin trình ,ang c* g[ng ,i)u khiKn hoQt giám sát m5t s& kin ,ang xC y ra trong
th gii th&c. Bdi vì mei s& kin xu3t hin trong th gii th&c nên tin trình giám
sát s& kin này phCi xZ lý theo kFp vi nhGng thây ,9i c6a s& ki n này. S& thay ,9i
c6a s& kin trong th gii th&c xCy ra r3t nhanh, mei tin trình giám sát s& kin này
phCi th&c hin vic xZ lý trong m5t khoCn th:i gian ràng bu5c gNi là deadline,
khoCn th:i gian ràng bu5c này ,?Bc xác ,Fnh bdi th:i gian b[t ,Iu và th:i gian
hoàn t3t công vic. Trong th&c t, các yu t* kích thích xCy ra trong th:i gian r3t
ng[n vào khoCng vài mili giây, th:i gian mà h th*ng trC l:i li yu t* kích thích ,ó
t*t nh3t vào khoCng d?i m5t giây, th?:ng vào khoCng vài ch<c mili giây,

khoCng th:i gian này bao gfm th:i gian tip nhPn kích thích, xZ lý thông tin và trC
l:i li kích thích. M5t yu t* khác cI n quan tâm trong RTS là nhGng công vic th:i
gian th&c này có tuIn hoàn hay không ? Công vic tuIn hoàn thì ràng bu5c th:i gian
3n ,Fnh theo t_ng chu kh xác ,Fnh. Công vic không tuIn hoàn xC y ra vi ràng bu5c
th:i gian vào lúc b[ t ,I u và lúc kt thúc công vic, ràng bu5c này ch\ ,?Bc xác ,Fnh
vào lúc b[t ,Iu công vic. Các bin c* kích hot công vic không tuI n hoàn th?:ng
d&a trên ki thuPt xZ lý ng[t c6a h th*ng phIn c;ng.
H thi gian thc
6
V) mQt c3u to, RTS th?:ng ,?Bc c3u thành t_ các thành t* chính sau :
-fng hf th:i gian th&c : Cung c3p thông tin th:i gian th&c.
-B5 ,i)u khiKn ng[t : QuCn lý các bin c* không theo chu kh.
-B5 ,Fnh biKu : QuCn lý các qua trình th&c hin.
-B5 quCn lý tài nguyên : Cung c3p các tài nguyên máy tính.
-B5 ,i)u khiKn th&c hin : Khdi ,5ng các tin trình.

Các thành t* trên có thK ,?Bc phân ,Fnh là thành phIn c;ng hay m)m tùy
thu5c vào h th*ng và ý nghLa sZ d<ng. Thông th?:ng, các RTS ,?Bc kt hBp vào
phIn c;ng có khC nHng t*t hn so vi h th*ng phIn m)m có ch;c nHng t?ng ;ng
và tránh ,?Bc chi phí quá ,[t cho vic t*i ?u hoá phIn m)m. Ngày nay, chi phí
phIn c;ng ngày càng rl, chNn l&u ?u tiên phIn c;ng là m5t xu h?ng
chung.

2. Các lo*i h th&ng thi gian thc:
Các RTS th?:ng ,?B c phân thành hai loi sau Soft reatime system và
Hard realtime system :
* i vi Soft realtime system, th:i gian trC l:i c6a h th*ng cho yu t* kích
thích là quan trNng, tuy nhiên trong tr?:ng hBp ràng bu5c này bF vi phm, t;c là
th:i gian trC l:i c6a h th*ng v?Bt quá gii h n trn cho phép, h th*ng von cho phép
tip t<c ho t ,5ng bình th?:ng, không quan tâm ,n các tác hi do s& vi phm này

gây ra (Th?:ng thì tác hi này là không ,áng kK).

Ng?Bc li vi Soft realtime system là Hard realtime system, tr?:ng hBp này
ng?:i ta quan tâm kh[c khe ,n các hPu quC do s& vi phm gii hn th:i gian ,K
cho phép bdi vì nhGng hPu quC này có thK là r3t tfi t, thit hi v) vPt ch3t, có thK
gây ra nhGng Cnh h?dng x3u ,n ,:i s*ng con ng?:i. M5t ví d< cho loi này là h
th*ng ,i)u khiKn không l?u, m5t phân ph*i ,?:ng bay, th:i gian c3t cánh, h cánh
không hBp lý, không ,úng lúc có thK gây ra tai nn máy bay mà thCm hNa c6a nó
khó mà l?:ng tr?c ,?Bc.
Trong th&c t thì có nhi)u RTS bao gfm cC hai loi soft và hard. Trong cC
hai loi này, máy tính th?:ng can thip tr&c tip hoQc gián tip ,n các thit bF vPt
lý ,K kiKm soát cpng nh? ,i)u khiKn s& hot ,5ng c6a thit bF này. ; ng trên góc
,5 này, ng?:i ta th?:ng chia các RTS ra làm hai loi sau :

(1) Embedded system : B5 vi xZ lý ,i)u khiKn là m5t phIn trong toàn b5 thit bF, nó
,?Bc sCn xu3t trNn gói t_ yu t* c;ng ,n yu t* m)m t_ nhà máy, ng?:i sZ d<ng
không bit v) chi tit c6a nó và ch\ sZ d<ng thông qua các nút ,i)u khiKn, các bCng
s*. Vi h th*ng này, ta sW không th3 y ,?Bc nhGng thit bF nh? trong máy tính bình
th?:ng nh? bàn phím, màn hình mà thây vào ,ó là các nút ,i)u khiKn, các bCng
s*, ,èn tín hiu hay các màn hình chuyên d<ng ,Qc tr?ng cho t_ng h th*ng. Máy
giQt là m5t ví d<. Ng?:i sZ d<ng ch\ vic b3m nút chNn ch?ng trình giQt, xem kt
quC qua h th*ng ,èn hiu B5 vi xZ lý trong Embedded system này ,ã ,?Bc lPp
trình tr?c và g[n chQt vào ngay t_ khi sCn xu3t và không thK lPp trình li. NhGng
ch?ng trình này chy ,5c lPp, không có
H thi gian thc
7
s& giao tip vi h ,i)u hành (HH) cpng nh? không cho phép ng?:i sZ d<ng
can thip vào.
(2) Loi th; hai là bao gfm nhGng h th*ng có s& can thip c6a máy tính thông
th?:ng. Thông qua máy tính ta hoàn toàn có thK kiKm soát cpng nh? ,i)u khiKn mNi

hot ,5ng c6 a thit bF phIn c;ng c6a h th*ng này. NhGng ch?ng trình ,i)u khiKn
này có r3t nhi)u loi, ph<c v< cho nhi)u m<c ,ích khác nhau và có thK ,?Bc vit li
cho phù hBp vi yêu cIu th&c t. HiKn nhiên thì loi h th*ng này hot ,5ng ,?Bc
phCi cIn m5t HH ,i)u khiKn máy tính. HH này phCi có khC nHng nhPn bit ,?Bc
thit bF phIn c;ng, có khC nHng hoàn t3t công vic trong gii hn th:i gian nghiêm
ngQt. HH này phCi là HH h9 trB xZ lý th:i gian th&c – Realtime operating
system (RTOS).

3. ,-c .i/m c0a các h th&ng thi gian thc
Khái nim h th:i gian th&c không ,fng nghL a vi khái ni m h xZ lý t*c ,5
cao, xZ lý nhanh. Nu ta cho r2 ng, phCi là các ;ng d<ng ,i)u khiKn có yêu cIu th:i
gian tính toán r3t nhanh mi gNi là ,i)u khiKn th:i gian th&c, thì m5t câu hvi sW
,?Bc ,Qt ra là: nh? th nào mi ,?Bc gNi là nhanh? Ta có thK th*ng nh3t là, cw m5t
vài micro-giây là r3t nhanh, tuy nhiên nu m5t vài ch<c micro-giây thì sao, m5t
trHm micro-giây thì sao? Nu m5t trHm micro-giây mi gNi là nhanh, thì 101, 102,
có nhanh không? Các h ,i)u khiKn vi chu kh trích mou 5ms, 6 ms, 7ms có ,?Bc
gNi là h th:i gian th&c hay không?

Có thK nói m5t cách nôm na, tính th:i gian th&c là khC nHng ,áp kFp th:i và
chính xác. Và ta hoàn toàn có thK ,Fnh nghLa nh? th nào là kFp th:i theo b*n yêu
cIu khác nhau, nh? minh hNa
M5t h th*ng th:i gian th& c có các ,Qc ,iKm tiêu biKu sau:

* Tính bF ,5ng: H th*ng phCi phCn ;ng vi các s& kin xu3t hin vào các th:i ,iK m
th?:ng không bit tr?c. Ví d<, s& v?Bt ng?wng c6a m5t giá trF ,o, s& thay ,9i
trng thái c6a m5t thit bF quá trình phCi don ,n các phCn ;ng trong b5 ,i)u khiKn.

* Tính nhanh nhy: H th*ng phCi xZ lý thông tin m5t cách nhanh chóng ,K có thK
H thi gian thc
8

,?a ra kt quC phCn ;ng m5t cách kFp th:i. Tuy tính nhanh nhy là m5t ,Qc ,iKm
tiêu biKu, nh?ng m5t h th*ng có tính nHng th:i gian th&c không nh3t thit phCi có
,áp ;ng thPt nhanh mà quan trNng hn là phCi có phCn ;ng kFp th:i ,*i vi các yêu
cIu, tác ,5ng bên ngoài.

* Tính ,fng th:i: H th*ng phCi có khC nHng phCn ;ng và xZ lý ,fng th:i nhi)u s&
kin dinn ra. Có thK, cùng m5t lúc m5t b5 ,i)u khiKn ,?Bc yêu cIu th&c hin nhi)u
vòng ,i)u ch\nh, giám sát ng?wng giá trF nhi)u ,Iu vào, cCnh gii trng thái làm
vic c6a m5t s* ,5ng c.
* Tính ti)n ,Fnh: D& ,oán tr?c ,?Bc th:i gian phCn ;ng tiêu biKu, th:i gian phCn
;ng chPm nh3t cpng nh? trình t& ,?a ra các phCn ;ng. Nu m5t b5 ,i)u khiKn phCi
xZ lý ,fng th:i nhi)u nhim v<, ta phCi tham gia quyt ,Fnh ,?Bc v) trình t& th&c
hin các công vic và ,ánh giá ,?Bc th:i gian xZ lý mei công vi c. Nh? vP y ng?:i
sZ d<ng mi có c sd ,K ,ánh giá v) khC nHng ,áp ;ng tính th:i gian th&c c6a h
th*ng.

4. Thi gian trong h th&ng thi gian thc:
4.1. ,3ng h3 h th&ng:
Th:i gian h th*ng ,?Bc báo b2ng m5t ,fng hf gNi là ,fng hf h th*ng.
Trong môi tr?:ng có nhi)u vi xZ lý có thK tfn ti nhi)u ,fng hf, thì nhG ng ,fng hf
này phCi ,?Bc ,fng b5 vi nhau.

Có thK biKu dinn m;c ,5 chính xác c6a ,fng hf h th*ng qua hàm s* sau: C(t) = t,.
fng hf ,?Bc gNi là chính xác vào th:i ,iKm ti nu : C(ti) = ti

4.2. Các lo*i .3ng h3 h th&ng:
n giCn nh3t là h th*ng ch\ có m5t ,fng hf (sever clock), yêu cIu ,5
chính xác và tin cPy r3t cao. Loi này giá thành r3t ,[t.
M5t loi khác gfm m5t ,fng hf chính (master clock) ,fng b5 vi nhi)u
,fng hf ph< (slave clock) theo kiKu “polling”, t3t cC các ,fng có cùng ,5 chính xác,

nu ,fng hf chính bF hvng thì m5t trong nhGng ,fng hf ph< sW thay th.
*i vi các h th*ng phân tán, ,fng hf h th*ng bao gf m t3t cC các ,fng hf
phân tán và ,?Bc ,fng b5 vi nhau theo cùng m5t thuPt toán.

4.3. Quan nim v6 s ri r*c thi gian:
Trong quan nim c6a RTS, th:i gian ,?Bc xem nh? là m5t yu t* r:i rc.
ây là m5t khía cnh r3t ph;c tp và lý thú.
(1) Trong các HH kinh ,iKn, có m5t ,fng hf quCn lý th:i gian ,fng b5
giGa các tin trình. fng hf này phát sinh ra ng[t báo hiu cho h th*ng theo chu
kh. Chu kh này có thK ,?Bc ,i)u ch\nh nh?ng không quá nhanh hay quá chPm làm
Cnh h?dng ,n th:i gian th&c thi các tin trình, và th?:ng là vào khoCng
vài ch<c mili giây. Chính chu kh này ,ã chia th:i gian ra thành các mCnh
,6 nhv.
(2) Còn trong các RTOS, h th*ng sZ d<ng m5t ,fng hf có khC nHng lPp
H thi gian thc
9
trình ,i)u ph*i ng[t theo m5t chu kh ,6 nhv hBp lý, chu kh d h th*ng này vào
khoCng vài micrô giây.
Trong th&c t thì các RTS th?:ng d&a trên cách tip cPn kt hBp giGa hai
quan nim trên, th?:ng thì quan ,iKm (1) là n)n tCng có s& h9 trB c6a quan ,iKm(2).

4.4. Ràng bu;c v6 thi gian:
Vi mei yu t* kích thích, h th*ng tip nhPn vào m5t th:i ,iKm t0, h th*ng
tin hành c3p phát tài nguyên, th&c hin các xZ lý tính toán và hoàn t3t vic trC l:i
vào th:i ,iKm tk khác sau ,ó.
M5t ràng bu5c t*i thiK u có thK ,?Bc ,Fnh nghLa qua b5 ba sau:
(ID, Tbegin(condition1), Tend(condition2))
Trong ,ó: ID : Ch\ s* c6a tin trình
Tbegin(condition1) : Th:i gian b[t ,Iu tin trình
Tend(condition2) : Th:i gian tin trình hoàn t3t xZ lý

Ph< thu5c vào h th*ng và th:i gian xác ,Fnh ,?Bc tài nguyên cIn c3p phát,
cpng nh? quá trình giCi phóng tài nguyên sau khi tin trình sZ d<ng… M5t ràng
bu5c kh[c khe hn có thK xác ,Fnh nh? sau:

(ID, Tbegin(condition1), CID, FID, Tend(condition2)) dC(t) dt ti
Trong ,ó: ID : Ch\ s* c6a tin trình
Tbegin(condition1) : Th:i gian b[t ,Iu tin trình
Tend(condition2) : Th:i gian tin trình hoàn t3t xZ lý
CID : Th:i gian ?c tính c6a tin trình (s* mou th:i gian)
FID : TIn s* mou th:i gian

Mei ch\ thF c sd (Assembly) có m5t th:i gian th&c thi c* ,Fnh ph< thu5c
vào phIn c;ng, ví d< :
Ch\ thF Th:i gian th&c thi (clock)
MOV reg8, reg8 2 JMP 15 IRET 24 IN 10 OUT 10

Nh? vPy, mei tiKu trình th&c hin m5t công vic ,?Bc vit b2ng m5t nhóm
các ch\ thF (hàm) sW có th:i gian th&c hin là c* ,Fnh, thêm vào ,ó còn có th:i gian
dùng ,K khdi to tiKu trình, k t thúc tiKu trình don ,n th:i gian th&c hin công vic
,ó sW ln hn th:i gian th&c th< th&c hin tiKu trình. Câu hvi ,Qt ra là làm th nào
nhGng công vic có thK th&c thi m5t cách hoàn ch\nh trong th:i gian bF hn ch.
Câu trC l:i ,ó là c ch i)u Ph*i Quá Trình ,?Bc xem xét d phIn sau.

5. X> lý thi gian thc
XZ lý th:i gian th&c là hình th;c xZ lý thông tin trong m5t h th*ng ,K ,Cm
bCo tính nHng th:i gian th&c c6a nó. Nh? vP y, xZ lý th:i gian th&c cpng có các ,Qc
,iKm tiêu biKu nêu trên nh? tính bF ,5ng, tính nhanh nhy, tính ,fng th:i và tính
ti)n ,Fnh. K có thK phCn ;ng vi nhi)u s& kin dinn ra cùng m5t lúc, m5t h th*ng
xZ lý th:i gian th&c sZ d<ng các quá trình tính toán ,fng th:i.

H thi gian thc
10

Quá trình tính toán là m5t tin trình th&c hin m5t hoQc m5t phIn ch?ng
trình tuIn t& do h ,i)u hành quCn lý trên m5t máy tính, có thK tfn ti ,fng th:i vi
các quá trình khác kK cC trong th:i gian th&c hin lnh và th:i gian xp hàng ch:
,Bi th&c hin.

Các hình th;c t9 ch;c các quá trình tính toán ,fng th:i:

* XZ lý cnh tranh: Nhi)u quá trình tính toán chia sl th:i gian xZ lý thông tin c6a
m5t b5 xZ lý.

* XZ lý song song: Các quá trình tính toán ,?Bc phân chia th&c hin song song trên
nhi)u b5 xZ lý c6a m5t máy tính.

* XZ lý phân tán: Mei quá trình tính toán ,?Bc th&c hin riêng trên m5t máy tính.

Trong các hình th;c trên ,ây thì hình th;c xZ lý cnh tranh có vai trò ch6 ch*t. MQc
dù h th*ng ,i)u khiKn có thK có nhi)u trm, và mei trm có thK là m5t h ,a vi xZ
lý, s* l?Bng các quá trình tính toán cIn th&c hin th?:ng bao gi: cpng ln hn s*
l?Bng vi xZ lý. Trong khi m5t vi xZ lý không thK th&c hin song song nhi)u lnh, nó
phCi phân chia th: i gian ,K th&c hin xen kW nhi)u nhim v< khác nhau theo th; t&
tùy theo m;c ?u tiên và ph?ng pháp lPp lFch.

Trong các h th*ng ,i)u khiKn, khái nim tác v< (task) cpng hay ,?Bc sZ
d<ng bên cnh quá trình tính toán. Có thK nói, tác v< là m5t nhim v< xZ lý thông
tin trong h th*ng, có thK th&c hin theo c ch tuIn hoàn (periodic task) hoQc theo
s& kin (event task). Các dng tác v< qui ,Fnh trong chubn IEC
61131-3

(Programmable Controllers – Part3: Programming Languages) ,?Bc minh hNa trên
hình 2. Ví d<, m5t tác v< th&c hin nhim v< ,i)u khiKn cho m5t hoQc nhi)u mch
vòng kín có chu kh trích mou gi*ng nhau. HoQc, m5t tác v< có thK th&c hin nhim
v< ,i)u khiKn logic, ,i)u khiKn trình t& theo các s& kin xCy ra. Tác v< có thK th&c
hin d?i dng m5t quá trình tính toán duy nh3t, hoQc m5t dãy các quá trình tính
toán khác nhau.

6. H th&ng .i6u khi/n và h thi gian thc
H thi gian thc
11

Có thK nói, t3t các các h th*ng ,i)u khiKn là h th:i gian th&c. Ng?Bc li,
m5t s* ln các h th*ng th:i gian th&c là các h th*ng ,i)u khiKn. Không có h
th*ng ,i)u khiKn nào có thK hot ,5ng bình th?:ng nu nh? nó không ,áp ;ng ,?Bc
các yêu cIu v) th:i gian, b3t kK là h th*ng ,i)u khiKn nhit ,5, ,i)u khiKn áp su3t,
,i)u khiKn l?u l?Bng hay ,i)u khiKn chuyKn ,5ng. M5t b5 ,i)u khiKn phCi ,?a ra
,?Bc tín hiu ,i)u khiKn kFp th:i sau m5t th:i gian nhPn ,?Bc tín hiu ,o ,K ,?a
quá trình ki thuPt v) trng thái mong mu*n. M5t mng truy)n thông trong m5t h
th*ng ,i)u khiKn có tính nHng th:i gian th&c phCi có khC nHng truy)n tin m5t cách
tin cP y và kFp th:i ,*i vi các yêu cIu c6a các b5 ,i)u khiKn, các thit bF vào/ra, các
thit bF ,o và thit bF ch3p hành. Tính nHng th:i gian th&c c6a m5t h th*ng ,i)u
khiKn phân tán không ch\ ph< thu5c vào tính nHng th:i gian th&c c6a t_ng thành
phIn trong h th*ng, mà còn ph< thu5c vào s& ph*i hBp hot ,5ng giGa các thành
phIn ,ó.

Trong th&c t, yêu cIu v) tính th:i gian th&c ,*i vi mei ;ng d<ng ,i)u
khiKn cpng có các ,Qc thù khác nhau, m;c ,5 ngQt nghèo khác nhau. Ví d<, các h
th*ng ,i)u khiKn nhúng th?:ng ,?Bc ;ng d< ng vi các sCn phbm ch to hàng lot,
chi phí phIn c;ng cho t_ng sCn phbm cIn ,?Bc giCm thiKu, vì vPy dung l?Bng b5
nh cpng nh? hiu nHng vi xZ lý th?:ng th3p. Hn nGa, ,i)u khiKn nhúng li là giC i

pháp ,Qc thù trong các ;ng d<ng nhanh, tiêu biKu là ,i)u khiKn chuyKn ,5ng, don
,n các yêu cIu ngQt nghèo hn v) hiu su3t phIn m)m. Trong khi ,ó, các h ,i)u
khiKn công nghip nh? PLC hoQc DCS ,Qt ra yêu cIu cao v) khC nHng lPp trình và
,?a vào vPn hành thuPn tin cho các bài toán ln. Các h th*ng ;ng d<ng PLC và
DCS cpng th?:ng chPm hn (ví d< trong ,i)u khiKn các quá trình công ngh)
Nh?ng nh? vPy không có nghLa là các giCi pháp PLC hoQc DCS không phCi là các
h th:i gian th&c. i)u gì sW xCy ra trong m5t nhà máy ,in nguyên tZ hay trong
m5t nhà máy lNc dIu, nu thuPt toán ,i)u khiKn mQc dù r3t hin ,i nh?ng b5 ,i)u
khiKn không có khC nH ng ,?a ra kt quC ,áp ;ng kFp th:i vào nhGng th:i ,iK m trích
mou, hay khi không ,?a ra ,?Bc các quyt ,Fnh d_ng khbn c3p m5t cách kFp th:i
trong nhGng tình hu*ng b3t th?:ng?

H thi gian thc
12
CHNG 2 :
H , IU HÀNH THI GIAN TH!C
REALTIME OPERATING SYSTEM – RTOS

MOc .ích :
GiEi thiu v6 kiKn trúc c0a m;t h .i6u hành thi gian thc, các
khác bit c0a h .i6u hành thi gian thc vEi các h .i6u hành PC. ,-c .i/m
và phân lo*i các h .i6u hành thi gian thc, vxn .6 x> lý thi gian trong h
.i6u hành thi gian thc. ChCDng này cvng .3ng thi giEi thiu m;t s& h .i6u
hành thi gian thc phI biKn nhC : Window Mobile, Symbyan ….

1. ,*i cCDng v6 h .i6u hành thi gian thc
1.1. H .i6u hành

Ngufn g*c ra ,:i c6a h ,i)u hành là ,K ,Cm nhi m vai trò trung gian ,K
t?ng tác tr&c tip vi phIn c;ng c6a máy tính, ph<c v< cho nhi)u ;ng d<ng ,a

dng. Các h ,i)u hành cung c3p m5t tPp các ch;c nHng cIn thit ,K cho
phép các gói phIn m)m ,i)u khiKn phIn c;ng máy tính mà không cIn phCi
can thip tr&c tip sâu. H ,i)u hành c6a máy tính có thK th3y nó bao gfm các
drivers cho các ngoi vi tích hBp vi máy tính nh? card màn hình, card âm thanh
Các công c< ,K quCn lý tài nguyên nh? b5 nh và các thit bF ngoi vi nói chung.
i)u này to ra m5t giao din r3t thuPn lBi cho các ;ng d<ng và ng?:i sZ d<ng phát
triKn phIn m)m trên các n)n phIn c;ng ,ã có. fng th:i tránh ,?Bc yêu cIu và
hiKu bit sâu s[c v) phIn c;ng và có thK phát triKn d&a trên các ngôn ngG bPc cao.

H th*ng ,i)u hành bCn ch3t cpng là m5t loi phIn m)m nh?ng nó khác vi
các loi phIn m)m thông th?:ng. S& khác bit ,iKn hình là h th*ng ,i)u hành
,?Bc np và th&c thi ,Iu tiên khi h th*ng b[t ,Iu khdi ,5ng và ,? Bc th&c hin tr&c
tip bdi b5 xZ lý c6a h th*ng. H th*ng ,i)u hành ,?Bc vit ,K ph< c v< ,i)u khiKn
b5 xZ lý cpng nh? các tài nguyên khác trong h th*ng bdi vì nó sW ,Cm nhim ch;c
nHng quCn lý và lPp lFch các quá trình sZ d<ng CPU và cùng chia sl tài nguyên

H thi gian thc
13
1.2. H .i6u hành th i gian thc so vEi h .i6u hành trên PC

H ,i)u hành th:i gian th&c (RTOS) cho các h th*ng nhúng r3t khác so vi
h ,i)u hành trên máy tính desktop nh? Windows hay UNIX :

Th; nh3t, trên máy tính desktop h ,i)u hành sW chim quy)n ,i)u khiKn
ngay sau khi máy ,?Bc bPt và sau ,ó mi cho chúng ta b[ t ,Iu ;ng d<ng c6a mình.
Chúng ta biên dFch và liên kt các ;ng d<ng c6a mình tách bit vi h ,i)u hành.
Ng?Bc li, trong m5t h th*ng nhúng, ;ng d<ng th?:ng xuyên liên kt vi RTOS.
Ti lúc khdi ,5ng, ;ng d<ng nhPn l3y quy)n ,i)u khiKn ,Iu tiên và sau ,ó nó mi
b[t ,Iu RTOS. Bdi vPy ;ng d<ng và RTOS phCi có m*i quan h chQt chW hn.
Th; hai, r3t nhi)u RTOS không bCo v chính bCn thân chúng m5t cách cbn

thPn nh? h ,i)u hành trên desktop.
Th; ba, ,K tit kim b5 nh các RTOS mQc ,Fnh ch\ bao gfm các dFch v<
cIn thit cho ;ng d<ng nhúng c6a chúng ta. HIu ht các RTOS cho phép chúng ta
c3u hình bao quát tr?c khi chúng ta liên kt chúng vi ;ng d<ng.
Th; t?, hIu ht các ,i)u hành trên máy desktop quan tâm ,n hiu nHng trung bình
trong khi các h ,i)u hành th:i gian th&c li quan tâm ,n các gii hn, th:i gian
,áp ;ng.
` trong phIn này, chúng ta tìm hiKu khái nim tác v< - Task trong môi
tr?:ng RTOS và v3n ,) chia sl dG liu, semaphores, mailbox, queue… Ngoài ra,
chúng ta còn xem xét v3n ,) truy)n thông liên quá trình, dFch v< b5 ,Fnh th:i, quCn
lý b5 nh và t?ng tác giGa các th6 t<c ng[t.

Các h ,i)u hành th:i gian th&c nh3n mnh ,n khC nHng d& ,oán và các
ràng bu5c v) th:i gian ,áp ;ng. Nói chung, h ,i)u hành th:i gian th&c th?:ng
,?Bc phân thành ba kiKu li chính là:

1.3. ,-c .i/ m c0a h .i6u hành thi gian thc
H thi gian thc
14

Do các yêu cIu kh[t khe v) th:i gian, v) vic sZ d<ng tài nguyên, và s& quan
trNng c6a vic lPp lFch, các RTOS ,óng vai trò r3t quan trNng trong phát triKn h
nhúng th:i gian th& c. Chúng gi*ng nh? nhGng th? vin, chúng ta có thK dùng, thêm
bt các dFch v< cho phù hBp vi ;ng d<ng nhúng th: i gian th&c ,K có thK phát triKn
;ng d<ng nhúng th:i gian th&c m5t cách nhanh hn, tin t?dng hn. Vì vPy s& tfn
ti c6a các RTOS là r3t cIn thit và quan trNng.
Tr?c khi xem xét các dFch v< c6a h ,i)u hành th:i gian th& c xác ,Fnh, ta cIn bit
nh? th nào ,K có thK ,ánh giá ,ây là h ,i)u hành th:i gian th&c t*t, phù hBp vi
các ;ng d<ng nhúng th:i gian th&c c6a ta. Theo FQA cho comp.realtime:
M5t RTOS t*t ch\ khi có m5t nhân t*t. M5t RTOS t*t sW có m5t tài liu t*t và ,?Bc

phân phát cùng các công c< t*t ,K phát triKn và vPn hành ;ng d<ng c6a chúng ta. Vì
vPy, các tính toán v) khoCng th:i gian ng[t và th:i gian chuyKn mch ngG cCnh là
r3t quan trNng, cùng vi các thông s* khác làm nên m5t RTOS t*t. Cho ví d<, m5t
RTOS he trB nhi)u dFch v< có nhi)u thuPn lBi hn m5t RTOS ,n giCn.
Thêm vào ,ó, có nhGng ,Qc tC chính xác là r3t quan trNng ,K nhPn ra RTOS
t*t. Theo comp.realtime thì các nhà sCn xu3t RTOS nên ch\ rõ các yu t*:
1. KhoCng th:i gian trn ng[t - Interrupt Latency: là khoCng th:i gian t_ lúc ng[t
ti lúc ch y tác v<. KhoCng th:i gian này phCi t?ng thích vi các ,òi hvi c6a ;ng
d<ng và phCi d& ,oán ,?Bc. Các giá trF này ph< thu5c trên s* l?Bng c6a các ng[t
,fng th:i ch: ,Bi.

2. Cho mei l:i gNi h th*ng, th:i gian t*i ,a ,?Bc bit tr?c. Nó sW có thK ,oán
và không ph< thu5c vào s* l?Bng các ,*i t?Bng trong h th*ng.

3. Th:i gian c&c ,i c6a RTOS và ,i)u khiKn các mQt n ng[t.

4. Các m;c ng[t h th*ng.

5. Trình thit bF ,i)u khiKn các ng[t (IRQ: Interrupt ReQuest), th:i gian c&c ,i
c6a h th*ng mà trình thit bF ,i)u khiKn ng[t th&c hin.

H ,i)u hành th:i gian th&c t?ng t& nh? m5t h ,i)u hành ,a m<c ,ích và cung
c3p các ch;c nHng nh?:
+ Giao tip vi phIn c;ng d lp d?i
+ LPp lFch và xZ lý ?u tiên
+ QuCn lý b5 nh
+ Các dFch v< vào ra
+ He trB s& l&a chNn b5 vi xZ lý
+ Tính khC chuyKn ti các b5 vi xZ lý khác
+ Tính m)m dlo ,K phù hBp vi các yêu cIu ;ng d<ng khác nhau

+ He trB b5 ,a vi xZ lý
+ Md r5ng các dF ch v< nh? he trB mng

H thi gian thc
15
Theo nhGng tiêu chubn POSIX - M5t khuynh h?ng giúp nhGng nhà thit k
di chuyKn t_ h ,i)u hành th:i gian th&c này ti h ,i)u hành th:i gian th&c khác.
Qc bit, b3t c; RTOS nào tuân theo chubn POSIX ,)u chia sl m5t chubn API
(giao din lPp trình ;ng d<ng). LynxOS là m5t RTOS tuân theo ,Iy ,6 chubn
POSIX

M5t RTOS th?:ng có tính m)m dlo và có tính c3u trúc. Nó cho phép tích
hBp thêm các dFch v< gia tHng theo vòng tròn ,fng tâm. Vòng trong cùng hay nhân
cung c3p nhGng ,Qc tính quan trNng nh3t c6a h ,i)u hành th:i gian th&c. Các ,Qc
,iKm khác có thK ,?Bc thêm vào nh? m5t vòng ngoài khi cIn thit. Nhân nhv c6a
m5t RTOS thích hBp cho m5t ;ng d<ng b5 xZ lý nhv, trong khi nhGng vòng ngoài
có thK giúp ,w xây d&ng h th*ng th:i gian th&c ln. Các RTOS th?:ng cung c3p
các m;c xZ lý ?u tiên. Các công vic ? u tiên cao hn sW ,?Bc th&c hin tr?c.
Các RTOS thích hBp vi các yêu cIu c6a h th*ng nhúng. Nó cung c3p khdi
,5ng t_ ROM, cho nhGng h th*ng không có b3t c; ,La l?u trG nào, nh? vPy giCm
m5t cách ,áng kK th:i gian khdi ,5ng c6a h th*ng.
M5t vài ví d< c6a các h ,i)u hành th:i gian th&c là: VxWorks, QNX, LynxOS,
ŒCOS, RTX-51…

1.4. Phân lo*i h .i6u hành thi gian thc
+ H ,i)u hành th:i gian th&c nhv vi m<c ,ích th?ng mi.
+ H ,i)u hành th:i gian th&c md r5ng ti UNIX và các h ,i)u hành khác.
+ Các nhân cho m<c ,ích nghiên c;u.

4.1. H iu hành thi gian thc nh vi mc ích thng mi

Các h ,i)u hành này th?:ng nhv và nhanh. Nh?: QNX, PDOS, pSOS,
VxWorks, Nulceus, ERCOS, EMERALDS, Windows CE, chúng có các ,Qc ,iKm
sau:
+ Có th:i gian chuyKn ngG cCnh và th:i gian ,áp ;ng nhanh.
+ Kích th?c r3t nhv.
+ Không có b5 nh Co và có thK c* ,Fnh mã, dG liu trong b5 nh.
+ H th*ng ,a tác v< và chubn giao tip liên quá trình. Các mailbox, các s& kin,
các tín hiu và các ,èn báo ,?Bc ,Fnh nghLa t*t.

NhGng h ,i)u hành này th?:ng có các ,Qc tC t*t và có các công c< t*t ,K
phát triKn các ;ng d<ng nhúng th:i gian th&c. Nó he trB các ràng bu5c th:i gian
th&c vi các dFch v< nh?:
+ Các gii hn th:i gian th&c hin.
+ fng hf th:i gian th&c.
+ LPp lFch th; t& ?u tiên.
+ CCnh báo ,Qc bit và th:i gian quá hn (timeout).
+ He trB các hàng ,i th:i gian th&c.
+ Cung c3p vic xZ lý ,5 trn, treo hay kích hot vic th&c hin.

H thi gian thc
16
4.2. H iu hành thi gian thc m r ng ti Unix và các h iu hành khác
Các h ,i)u hành này nh?: RT-UNIX, RT-LINUX, RT-MACH, RT-POSIX.
Chúng chPm hn và có khC nHng d& ,oán ít hn so vi các h ,i)u hành th:i gian
th&c th?ng mi d trên nh?ng chúng li có nhi)u ch;c nHng và môi tr?:ng phát
triKn t*t hn d&a trên tPp các giao tip chubn và thân thin.

4.3. Các nhân cho mc ích nghiên c*u
Các h ,i)u hành này có các ,Qc ,iKm sau:
+ He trB các thuPt toán lPp lFch th:i gian th&c và vic phân tích th:i gian.

+ He trB các dFch v< c bCn ,K ,fng b5 th:i gian th&c.
+ Nh3n mnh khC nHng d& ,oán hn là hiu nHng trung bình.
+ He trB cho khC nHng chFu lei.
Ví d< nh?: Spring, MARS, HARTOS, MARUTI, ARTS, CHAOS, DARK.

2.TI chJc và kiKn trúc h .i6u hành thi gian th c
2.1. Tng quan
Nh? chúng ta ,ã ,?Bc bit ,*i vi các h th*ng th:i gian th&c, yêu cIu thit
k m5t h ,i)u hành khá ,Qc bit. H nhúng th:i gian th&c li yêu cIu h
,i)u hành phCi th&c hin vi m5t ngufn tài nguyên th?:ng r3t hn h•p. MQc dù
kích th?c b5 nh tích hBp onchip sW có thK tHng lên trong t?ng lai nh?ng vi s&
phát triKn hin nay h ,i)u hành cho các h nhúng ch\ nên cw khoCng nhv hn 32
Kbytes.

H th*ng ,i)u hành ,Cm nhim vic ,i)u khiKn các ch;c nHng c bCn c6a h
th*ng bao gfm ch6 yu là quCn lý b5 nh, ngoi vi và vào ra giao tip vi h th*ng
phIn c;ng. M5t ,iKm khác bit c bCn nh? chúng ta ,ã bit v) h ,i)u
hành vi các phIn m)m khác là nó th&c hin ch;c nHng ,i)u khiKn s& kin th&c
thi trong h th*ng. Có nghLa là nó th&c hin các tác v< theo mnh lnh yêu cIu t_
các ch?ng trình ;ng d<ng, thit bF vào ra và các s& kin ng[t.

H thi gian thc
17
B*n nhân t* chính tác ,5ng tr&c tip ti quá trình thit k h ,i)u hành là :
(1) khC nHng th&c hin,
(2) nHng l?Bng tiêu th<
(3) giá thành
(4) khC nHng t?ng thích.

Hin nay chúng ta cpng có thK b[t gQp r3t nhi)u h ,i)u hành khác

nhau ,Qc bit cho các h nhúng cpng vì s& tác ,5ng c6a 4 nhân t* nêu trên. HI u
ht chúng ,)u có kiKu dng và giao din khá gi*ng nhau nh?ng c ch quCn lý
và th&c thi các tác v< bên trong r3t khác nhau. Mei h ,i)u hành ,?Bc thit
k ph<c v< tr&c tip các ch;c nHng ,Qc thù phIn c;ng c6a h nhúng và không
dn dàng so sánh ,?Bc giGa chúng vi nhau.

2.2. Các ki+n trúc h iu hành
Hai thành phIn chính trong thit k h ,i)u hành là: phIn ht nhân
(kernel) và các ch?ng trình h th*ng.
Ht nhân chính là phIn lõi c6a h ,i)u hành. Nó ,?Bc sZ d<ng ,K ph<c v<
cho các b5 quCn lý quá trình, b5 lPp lFch b5 quCn lý tài nguyên và b5 quCn lý vào
ra. PhIn ht nhân ,Cm nhim ch;c nHng lPp lFch, ,fng b5 và bCo v h
th*ng bdi vic sZ d<ng sai, xZ lý ng[t…Ch;c nH ng ,i)u khiKn chính c6a nó là ph<c
v< ,i)u khiKn phIn c;ng bao gfm ng[t, các thanh ghi ,i)u khiKn, các t_ trng thái
và các b5 ,Fnh th:i gian. Nó np các phIn m)m ,i)u khiKn thit bF ,K cung c3p các
tin ích chung và ph*i hBp vi các hot ,5ng vào ra vi h th*ng. PhIn ht nhân có
vai trò ,i)u khiKn r3t quan trNng ,K ,Cm bCo t3t cC các phIn c6a h th*ng có thK làm
vic 9n ,Fnh và th* ng nh3t.

Hai kin trúc thit k phIn ht nhân kinh ,iKn nh3t là kin trúc vi ht nhân và
,n ht nhân (monolithic).

Vi h*t nhân :
Các vi ht nhân cung c3p các ch;c nHng ,i)u hành c bCn c*t lõi (thô) theo
c ch các module t?ng ,*i ,5c lPp ,Cm nhim các tác v< c< thK và chuyKn r:i r3t
nhi)u các dFch v< ,iKn hình ,i)u hành h th*ng th&c thi trong không gian
ng?:i sZ d<ng. Nh: c ch này mà các dFch v< có thK ,?Bc khdi to hoQc c3u hình
li mà không nh3t thit phCi khdi to li toàn b5 h th*ng. Kin trúc vi ht nhân
cung c3p ,5 an toàn cao bdi vì dFch v< h th*ng ch y d tIng ng?:i sZ d<ng vi hn
ch v) truy nhPp vào tài nguyên c6a h th*ng và có thK ,?Bc giám sát. Kin trúc vi

ht nhân có thK ,?Bc xây d&ng m5t cách m)m dlo ,K phù hBp vi c3u hình phIn
c;ng khác nhau m5t cách llinh hot hn so vi kiKu kin trúc ht nhân monilithic.
Tuy nhiên do tính ,5c lPp t?ng ,*i giGa các modul trong vi ht nhân nên cIn thit
phCi có m5t c ch trao ,9i thông tin hay truy)n thông giGa các modul ,ó vì vPy có
thK là lý do làm chPm t*c ,5 và giCm tính hiu quC hot ,5ng c6a h th*ng. Qc
,iKm n9i bPt và c*t lõi c6a ki n trúc vi ht nhân là kích th?c nhv và dn dàng sZa
,9i cpng nh? xây d&ng linh hot hn. Các dFch v< th&c thi d tIng trên c6a h t nhân
vì vPy ,t ,?Bc ,5 an toàn cao. Kin trúc vi ht nhân ,?Bc phát triKn mnh mW
trong các h th*ng ,a xZ lý ví d< nh? Windows 2000, Mach và QNX.
H thi gian thc
18
,Dn h*t nhân:
KiKu kin trúc monolithic cung c3p t3t cC ch;c nHng/dFch v< chính yu thông
qua m5t qua trình xZ lý ,n ll. Chính vì vPy kích th?c c6a chúng th?:ng ln hn
kiKu kin trúc vi ht nhân. Loi hình kin trúc này th?:ng ,?Bc áp d<ng ch6 yu
cho các phIn c;ng c< thK mà ht nhân monolithic có s& t?ng tác tr&c tip vi phIn
c;ng nh: vPy mà khC nHng t*i ?u cpng dn dàng hn so vi áp d<ng kiKu kin trúc vi
ht nhân. Chính vì vP y cpng là lý do ti sao kin trúc monolithic không thK thay ,9i
m)m dlo linh hot nh? kiKu vi ht nhân. Ví d< ,iK n hình v) loi hình kin trúc
ht nhân monolithic bao gfm Linux, MacOS, và DOS.

Vì h ,i)u hành cpng ,òi hvi v) tài nguyên và kiêm cC ch;c nHng quCn lý
chúng vì vP y ng?:i thit k cIn phCi n[m ,?B c thông tin v) chúng m5t cách ,Iy ,6.
2.3. H*t nhân h .i6u hành thi gian thc
H th*ng ,i)u hành vi phIn lõi là ht nhân phCi ,Cm nhim các tác v< chính
nh? sau:
 XZ lý ng[t
 L?u trG ngG cCnh ch? ng trình ti th:i ,iKm xu3t hin ng[t
 NhPn dng và l&a chNn ,úng b5 xZ lý và ph<c v< dFch v< ng[t
 i)u khiKn quá trình

 To và kt thúc quá trình/tác v<
 LPp lFch và ,i)u ph*i hot ,5ng h th*ng
 Fnh th:i
 i)u khiKn ngoi vi
 XZ lý ng[t
 Khdi to giao tip vào ra

Tùy theo c ch th&c hin và xây d&ng hot ,5ng c6a ht nhân ng?:i ta phân
loi m5t s* loi hình

(1)H th-ng thi gian thc nh:
H thi gian thc
19
Vi loi này các phIn m)m ,?Bc phát triKn mà không cIn có h ,i)u hành, ng?:i
lPp trình phCi t& quCn lý và xZ lý các v3n ,) v) ,i)u khiKn h th*ng bao gfm:
 XZ lý ng[t
 i)u khiKn quá trình/ tác v<
 QuCn lý b5 nh
(2) Công ngh a nhim
 Mei quá trình có m5t không gian b5 nh riêng
 Các quá trình phCi ,?Bc chia nhv thành các Thread cùng chia sl không gian
b5 nh.
(3) Các d1ch v cung c2p bi ht nhân
 To và kt thúc quá trình/ tác v<
 Truy)n th*ng giGa các quá trình
 Các dFch v< v) ,Fnh th:i gian
 M5t s* các dFch v< cung c3p he trB vic th&c thi liên quan ,n ,i)u khiKn h
h*ng

Ht nhân ,iKn hình c bCn

 Loi ht nhân ,n giCn nh3t là m5t vòng lQp vô hn thHm dò các s& kin xu3t
hin trong h th*ng và phCn ;ng li theo s& thay ,9i nu có.
 Vi m5t b5 xZ lý c3u hình nhv nh3t, không phCi lúc nào nó cpng có thK l?u
c3t ngG cCnh vì không thK thay ,9i con trv ngHn xp hoQc vùng ngHn xp r3t
hn ch.
 Thay vì sZ d<ng các thanh ghi thit bF, vòng lQp thHm dò có thK giám sát các
bin mà chF u s& thay ,9i cPp nhPt bdi các b5 xZ lý ng[t.
 Ht nhân có thK ,?Bc xây d&ng sao cho t3t cC các tín hiu logic ,?Bc ,i)u
khiKn bdi vòng lQp và nhFp ,?Bc ,i)u khiKn bdi các ng[t.
 Các tác v< ln cIn nhi)u th:i gian th&c hin có thK ,?Bc chia nhv thành các
tác v< nhv và ,?Bc th&c hin ti các th:i ,iKm khác nhau nh: vào c ch
chuyKn và sZ d<ng b5 ,m.

 Các ht nhân th&c thi theo c ch ng[t r3t gi*ng vi loi ht nhân
th&c hin theo c ch vòng lQp thHm dò. Nó xZ lý t3t cC các tác v< thông qua
các dFch v< ng[t.
 Các ht nhân ln và ph;c tp hn sW bao gfm m5t s* các dFch v< ph< ph<c
v< cho vic truy)n thông giGa các quá trình. Và nu ,?Bc b9 sung ,Iy ,6 nó
sW trd thành m5t h ,i)u hành ,Iy ,6.
Các kiKu loi ht nhân c bCn
 Ht nhân th&c hin vòng lQp thHm dò
 Ht nhân th&c hin theo c ch ng[t
 Ht nhân quá trình vPn hành quá trình

H thi gian thc
20
Vic l&a chNn loi ht nhân nào hoàn toàn tùy thu5c vào các b5 xZ
lý và kích th?c phIn m)m, tuy nhiên riêng loi ht nhân vPn hành theo quá trình
không phù hBp vi các b5 xZ lý nhv.
H*t nhân quá trình

Các ht nhân quá trình rõ ràng là ph;c tp hn các ht nhân th&c hin theo
c ch thHm dò và ,i)u khiKn ng[t. Các ,?:ng truy)n tín hiu logic bên trong các
quá trình và các dFch v< ng[t ,?Bc tích hBp và th&c hin thông qua vic truy)n dG
liu.

Ht nhân sW phCi ,Cm nhim ch;c nHng lPp lFch cho các quá trình theo ,úng mô
hình trng thái.
 RUN: quá trình ,?Bc th&c hin
 WAIT: các quá trình ch: m5t s& kin hoQc tín hiu vào ra kích hot quá trình
 READY: các quá trình s•n sàng ,?Bc th&c hin
Các phIn tZ thu5c tính c6a m5t quá trình: Các phIn tZ này cIn thit ,K ph<c v< cho
vic lPp lFch. Ví d< ,*i vi c ch lPp lFch theo m;c ,5 ?u tiên sW yêu cIu thông tin
sau vi mei quá trình:
• Tên (,Fa ch\ b5 nh c6a phIn tZ quá trình)
• Trng thái: RUN, WAIT, READY
• M;c ,5 ?u tiên
• NgG cCnh (dùng con trv ,K quCn lý l?u c3t thông tin trong ngHn xp)

3. Các dNch vO cD bPn
3.1. Tác v và các trng thái tác v
Xây d&ng các kh*i c bCn c6a phIn m)m d?i RTOS là tác v< - Task. Vic
to ra các tác v< d?i RTOS là r3t ,n giCn. M5t tác v< ,n giCn ch\ là m5t th6 t<c
con. Ti m5t s* ,iK m trong ch?ng trình, chúng ta th&c hin m5t hoQc nhi)u l:i gNi
ti m5t hàm trong RTOS ,K b[t ,Iu các tác v<. Mei tác v< trong RTOS luôn luôn d
m5t trong ba trng thái chính:
1. Running: Vi ý nghLa b5 xZ lý ,ang th&c hin tác v<. Vi m5t b5 xZ lý thì
chúng ta ch\ chy m5t tác v< ti m5t th:i ,iKm nh3t ,Fnh.
2. Ready: Vi ý nghLa m5t s* tác v< khác s•n sàng chy nu b5 xZ lý rei.
3. Blocked: Vi ý nghLa tác v< không s•n sàng chy kK cC khi b5 xZ lý trong
trng thái ngh\ - Idle. Tác v< d trong trng thái này vì chúng ,Bi m5t s& kin bên

ngoài tác ,5ng ,K kích hot nó trd li tr ng thái s•n sàng.
H thi gian thc
21

3.2. B l8p l1ch
M5t phIn c6a RTOS ,?Bc gNi là b5 lPp lFch, l?u vt các trng thái c6a mei
tác v< và quyt ,Fnh m5t tác v< duy nh3t sW ,i vào trng thái Running. Không gi*ng
nh? b5 lPp lFch trong Windows hay UNIX, b5 lPp lFch trong hIu ht các RTOS là
khá ,n giCn: Chúng nhìn vào m;c ?u tiên ,?Bc gán ti mei tác v< và giGa nhGng
tác v< ,ang s•n sàng m5t tác v< có m;c ?u tiên cao nh3t sW ,?Bc th&c hin. B5 lPp
lFch sW ph<c v< tác v< nào có m;c ?u tiên cao hn trong khi các tác v< ?u tiên th3p
hn sW ,Bi cho ,n khi giCi phóng b5 xZ lý khvi tác v< ?u tiên cao hn. B5 lPp lFch
giúp chúng ta bit tác v< nào phCi làm tr?c khi chúng ta thit lPp th; t& ?u tiên.
K b5 lPp lFch bit ,?Bc tác v< nào khoá và s• n sàng thì RTOS cung c3p m5t
tPp các hàm mà tác v< có thK gNi ,K b5 lPp lFch nhPn bit ,?Bc các s& kin mà các
tác v< này ,ang ,Bi tín hiu ,K s& kin xCy ra ,ó.
Nu t3t cC tác v< ,)u bF khoá, không thK ch: ,?Bc tín hiu nào làm cho các
tác v< trd li trng thái s•n sàng bên trong hay bên ngoài RTOS thì ta nói r2ng h
th*ng c6a chúng ta bF hvng, phIn m)m chúng ta thit k bF lei. Nu hai tác v< cùng
m;c ?u tiên s•n sàng, thì nó ph< thu5c vào cách xZ lý c6a RTOS mà chúng ta sZ
d<ng. Ít nh3t m5t h th*ng giCi quyt v3n ,) này là vic không bao gi: cho phép hai
tác v< có cùng m;c ?u tiên, m5t s* khác sZ d<ng phân chia th:i gian (time-slice)
giGa các tác v< ,ó, m5t s* khác li chy m5t tác v< b3t kh cho ,n khi nó bF khoá.
Nu m5t tác v< ,ang chy, có m5t tác v< khác ?u tiên cao hn ,?Bc kích
hot thì RTOS sW d_ng tác v< ,ang chy và sW chy tác v< ?u tiên cao hn kia. Tác
v< có m;c ?u tiên th3p hn sW khoá.

3.3. Tác v và d9 liu
Mei tác v< có m5t ngG cCnh riêng, bao gf m giá trF thanh ghi, b5 ,m ch?ng
trình và m5t stack. T3t cC nhGng dG liu khác ,?Bc chia sl giGa các tác v<.

Khi chúng ta sZ d<ng bin chia sl dG liu giGa các tác v<, ,i)u ,ó r3t dn dàng ,K
chuyKn dG liu t_ tác v< này ti tác v< khác: hai tác v< cIn phCi truy nhPp ti cùng
bin. Tuy nhiên, v3n ,) chia sl dG liu r3t dn don ti vic không nh3t quán trong
ch?ng trình và có thK gây s<p ,9 h th*ng c6a chúng ta, vì vPy cIn có các bin
pháp trong RTOS ,K giCi quyt v3n ,) này.

3.4. :èn báo và chia s= d9 liu (Semaphore)

Semaphore có thK giCi quyt v3n ,) trong chia sl dG liu. Khi ,ó ch\ có m5t
tác v< có thK n[m quy)n sZ d<ng ,èn báo ti m5t th:i ,iKm. Các tác v< khác dù có
?u tiên cao hn von phCi ch: ,n khi giCi phóng ,èn báo vì vPy mà ,èn báo có thK
ngHn chQn vic chia sl dG liu don ,n lei. èn báo có hai hàm liên quan là take và
release. Hàm take n[m l3 y quy)n sZ d<ng ,èn báo ti th:i gian ,ó và hàm release là
hàm giCi phóng ,èn báo sau khi sZ d<ng xong.

Chúng ta có thK sZ d<ng ,èn báo nh? tín hiu ,K giao tip giGa các tác v< vi
nhau hoQc giGa hàm ng[t và tác v<.
Tuy ,èn báo không thK giCi quyt mNi v3n ,) v) chia sl dG liu nh?ng h
th*ng c6a chúng ta có thK làm vic t*t hn, ít th:i gian hn khi chúng ta sZ d<ng
H thi gian thc
22
,èn báo. V3n ,) d ,ây là ,èn báo ch\ làm vic t*t khi chúng ta sZ d<ng chúng ,úng
,[n. Nh?ng trong th&c t thì chúng ta gQp phCi m5t s* v3n ,) nh?:
- Quên l3 y quy)n sZ d<ng ,èn báo tr?c khi sZ d<ng.
- Quên giC i phóng ,èn báo khi sZ d<ng xong, ,i) u ,ó có thK gây ra treo ch?ng
trình c6a chúng ta.
- N[m l3y quy)n sZ d<ng ,èn báo lei. Nu chúng ta ,ang sZ d<ng nhi)u ,èn
báo, thì vic l3y quy)n sZ d<ng ,èn báo còn ph< thu5c vào các ,èn báo khác, ,ôi
khi chúng ta quên nên gây ra lei r3t ln.
- GiG m5t ,èn báo trong th:i gian quá lâu. V3n ,) này có thK vi phm th:i gian

,áp ;ng trong h th*ng nhúng th:i gian th&c c6a chúng ta.
M5t v3n ,) ,? Bc gNi là th; t& ?u tiên ,Co ng?Bc (Priority Inversion), nu tác
v< C có m;c ?u tiên th3p ,ang giG ,èn báo và phCi nh?:ng quy)n sZ d<ng b5 xZ lý
cho tác v< B có quy)n ?u tiên trung bình. Và m5t tác v< có quy)n ?u tiên cao là A
mu*n sZ d<ng ,èn báo mà C ,ang n[m giG, nh?ng C không thK giCi phóng cho ,n
khi nó chim quy)n sZ d<ng b5 xZ lý.
M5t s* RTOS giCi quyt v3n ,) này b2ng cách k th_a m;c ?u tiên, chúng
tm th:i nâng m;c ?u tiên tác v< C ,K chy và giCi phóng ,èn báo cho tác v< A.

4. Các dNch vO mQ r;ng c0a RTOS thCD ng m*i
4.1. Message Queues, Mailboxes và Piles

a. Hàng Fi - Queue
Các tác v< phCi có khC nHng giao tip vi nhau ,K kt hBp các hot ,5ng và
,K chia sl dG liu. HIu ht RTOS kt hBp c6a m5t s* dFch v< nh?: hàng các ,Bi
thông ,ip, các mailboxe, các pipe cho m<c ,ích này. Tính nHng xác ,Fnh c6a các
dFch v< này ph< thu5c vào RTOS, chúng ta phCi ,Nc h?ng don mà RTOS ,ó ,?a
ra.
HIu ht RTOS yêu cIu chúng ta phCi khdi to hàng ,Bi tr?c khi chúng ta sZ
d<ng chúng b2ng vic gNi hàm cung c3p cho m<c ,ích này. M5t s* h th*ng cho
phép chúng ta c3p phát b5 nh mà RTOS sW quCn lý nh? m5t hàng ,Bi.
HIu ht các RTOS cho phép ta sZ d<ng nhi)u hàng ,Bi nu chúng ta mu*n.
Chúng ta thêm m5t s* thông s* ,K ,Fnh danh hàng ,Bi và t_ ,ó chúng ta có thK ,Nc,
ghi vào hàng ,Bi ,ó.
Nu chúng ta c* ghi vào hàng ,Bi khi nó ,ã ,Iy, RTOS sW trC li m5t thông
báo lei ,K chúng ta bit hot ,5ng ,ó bF hvng hoQc là hot ,5ng ,ó phCi bF khoá cho
,n khi có m5t tác v< ,Nc dG liu khvi hàng ,Bi.
R3t nhi)u RTOS sZ d<ng m5t hàm ,K ,Nc t_ m5t hàng ,Bi nu có dG liu
trong hàng ,Bi và sW trC ra m5t lei nu hàng ,Bi reng. Và hàm này sW d trng thái
khoá (block) nu hàng ,Bi reng.

S* byte dG liu mà RTOS ghi vào hàng ,Bi trong m5t l:i gNi có thK không
chính xác vi s* byte dG liu chúng ta mu*n ghi. R3t nhi)u RTOS không m) m dlo
v) v3n ,) này nh?ng có m5t s* RTOS cho phép chúng ta ghi lên m5t hàng ,Bi trong
m5t lIn gNi s* l?Bng byte mang ,n b2ng m5t con trv hàm.

b. Mailbox
H thi gian thc
23
Nói chung, mailbox là gi*ng hàng ,Bi. MQc ,Fnh RTOS có các hàm ,K to,
,Nc và ghi vào mailbox và có lW các hàm này sW kiKm tra xem mailbox có ch;a ,?Bc
hay không b3t kh m5t thông ,ip nào. Khi mailbox không cIn thit nGa thì nó sW
,?Bc hu‘ ,K giCi phóng b5 nh. Trong các RTOS thì mailbox có nhGng ,Qc ,iKm
riêng:
+ M5t s* RTOS cho phép chính xác s* l?Bng thông ,ip trong mei mailbox, con
s* này chúng ta có thK chNn khi to mailbox, m5t s* khác thì ch\ cho phép m5t
thông ,ip trong m5t mailbox ti m5t th:i ,iKm. M5t thông ,ip ,?Bc ghi ti
mailbox, mailbox sW ,Iy khi ,ó các thông ,ip khác ch\ có thK ghi ti mailbox khi
thông ,ip ,Iu ,?Bc ,Nc.
+ Trong m5t s* RTOS, s* l?Bng c6a thông ,ip trong mei mailbox là không bF gii
hn. Ch\ có m5t gii hn là t9ng s* thông ,ip trong t3t cC các mailbox trong h
th*ng.

+ Trong m5t s* RTOS, chúng ta có thK ?u tiên các thông ,ip trong mailbox. Các
thông ,ip ?u tiên cao hn sW ,?Bc ,Nc tr?c các thông ,ip có ?u tiên th3p hn,
không ph< thu5c vào th; t& chúng ,?Bc ghi vào mailbox.

c. Pipe
Các pipe cpng r3t gi*ng hàng ,Bi. RTOS có thK to chúng, ghi lên chúng,
,Nc t_ chúng… Nh?ng trong mei RTOS chúng cpng có nhGng ,Qc ,iKm riêng:
+ M5t s* RTOS cho phép chúng ta ghi thông ,ip vi ,5 dài tuh ý lên trên pipe

(không gi*ng nh? mailbox và queue ,5 dài thông ,ip là c* ,Fnh).
+ Pipe trong m5t s* RTOS là toàn b5 h?ng byte: Nu task A ghi 11 byte ti pipe
và sau ,ó task B ghi 19 byte ti pipe, sau ,ó nu task C ,Nc 14 byte t_ pipe, nó sW
nhPn ,?Bc 11 byte c6a task A ,ã ghi c5ng vi 3 byte ,Iu tiên mà task B ,ã ghi.
+ M5t s* RTOS sZ d<ng hàm th? vin chubn C là fread và fwrite ,K ,Nc và ghi
ti pipe.

d. SH dng queue, mailbox, pipe
MQc dù queue, mailbox, pipe có thK làm v3n ,) chia sl dG liu giGa các tác
v< trd lên dn dàng hn nh?ng nó cp ng r3t dn gây ra lei trong h th*ng c6a chúng ta.
ây là m5t s* kinh nghim khi sZ d<ng chúng:
+ HIu ht RTOS không gii hn tác v< nào có thK ,Nc, ghi vào queue, mailbox,
pipe vì vPy chúng ta phCi ,Cm bCo r2ng các tác v< ,?Bc sZ d<ng là chính xác ti
mei th:i ,iKm.
+ RTOS không ,Cm bCo r2ng dG liu ,?Bc ghi vào trong queue, mailbox, pipe sW
,úng vi tác v< ,Nc nó. Ví d< m5t tác v< ghi vào m5t s* nguyên và tác v< khác ,Nc
và coi nó m5t con trv.
+ Chy ra ngoài không gian queue, mailbox hoQc pipe sW gây ra m5t s& phá hu‘
trong phIn m) m nhúng.
+ ChuyKn con trv t_ m5t tác v< này ti tác v< khác thông qua m5t queue, mailbox
hoQc pipe là cách ,K to ra chia sl dG liu. Chúng ta tránh dùng hàm malloc và free.

4.2. Ch*c nJng b 1nh thi (Timer Functions)

H thi gian thc
24
HIu ht các RTOS ,)u duy trì nhFp ,Pp c6a b5 ,Fnh th:i. B5 ,Fnh th:i này
ng[t m5t cách ,Fnh kh và ,?Bc sZ d<ng cho các dFch v< th:i gian c6a RTOS.
KhoCng th:i gian giGa các ng[t ,?Bc gNi là m5t ,n vF th:i gian c6a h th*ng
(System Tick). HIu ht các RTOS th?:ng sZ d<ng dFch v< th:i gian ,K:

+ M5t tác v< có thK khoá chính bCn thân nó sau m5t s* ,n vF th:i gian xác ,Fnh.
+ M5t tác v< sW bF gii hn bao nhiêu ,n vF th:i gian c6a h th*ng khi nó ,Bi m5t
,èn báo, hàng ,Bi
+ Ch?ng trình c6a chúng ta có thK ,i)u khiKn RTOS gNi m5t hàm xác ,Fnh sau
m5t s* ,n vF th:i gian c6a h th*ng.

4.3. Các s kin - Event
M5t dFch v< khác c6a RTOS ,?a ra là quCn lý các s& kin bên trong h
th*ng. Mei s& kin c bCn là m5t c: boolean mà các tác v< có thK thit lPp, thit lPp
li và có thK có các tác v< khác nhau cùng ,Bi nó. M5t s* ,Qc ,iKm c6a s& kin
trong các RTOS là:
+ Nhi)u hn m5t tác v< có thK cùng bF khoá ,Bi cho m5t s& kin, RTOS sW giC i
phóng t3t cC chúng và th&c hin chúng theo th; t& ?u tiên khi s& kin xCy ra.
+ RTOS mQc ,Fnh hình thành m5t nhóm các s& kin và các tác v< ,Bi cho b3t kh
tPp con nào c6a nhóm s& kin xCy ra.
+ Các h ,i)u hành th:i gian th&c khác nhau ,?a ra các cách khác nhau ,K thit
lPp li m5t s& kin sau khi nó ,ã xCy ra và các tác v< ,Bi s& kin ,ó sW ,?Bc giCi
phóng. M5t s* RTOS thit lPp li các s& kin m5t cách t& ,5ng, m5t s* khác ,òi hvi
các tác v< phIn m)m c6a chúng ta phCi t& làm.
Chúng ta sZ d<ng các queue, mailbox, pipe, semaphore, và các s& kin cho vic
giao tip giGa 2 tác v< hoQc giGa m5t ng[t và m5t tác v<. Nh?ng chúng có m5t s*
,Qc ,iKm riêng:
+ Semaphore là ph?ng th;c nhanh nh3t và ,n giCn nh3t. Tuy nhiên, không nhi) u
thông tin có thK thông qua m5t semaphore. Ch\ m5t bit thông ,ip ,?Bc chuyKn ,K
thông báo semaphore ,?Bc giCi phóng.
+ S& kin là ít ph;c tp hn semaphore nh?ng li tiêu t*n nhi)u th:i gian b5 xZ lý
hn semaphore. S& d< ng các s& kin thuPn lBi hn semaphore d che: m5t tác v< ,Bi
m5t hay nhi)u s& kin trong cùng th:i gian trong khi nó ch\ ,Bi m5t semaphore.
+ Hàng ,Bi cho phép chúng ta gZi m5t s* l?Bng ln thông tin t_ tác v< này ti tác
v< khác. Cho dù tác v< ch\ ,Bi trên m5t hàng ,Bi ti m5t th:i ,iK m nh?ng s& thPt là

chúng cho phép chúng ta có thK gZi dG liu thông qua m5t hàng ,Bi làm nó linh
hot hn m5t s& kin. S& b3t lBi là khi ,Nc và ghi thông ,ip sW chim nhi)u th:i
gian b5 xZ lý và r3t dn m[c phCi lei trong ch?ng trình c6a chúng ta. Mailboxe và
pipe có cùng ,Qc ,iKm vi queue.

4.4. Các hàm ngMt trong môi trng RTOS
Các hàm ng[t trong hIu ht các môi tr?:ng RTOS phCi tuân theo hai quy t[c,
,i)u này không áp d<ng cho mã c6a tác v<:
Quy t[c 1: M5t hàm ng[t không ,?Bc gNi b3t kh hàm RTOS nào mà nhGng
hàm ,ó có thK khoá l:i gNi. Bdi vP y th6 t<c ng[t không sZ d<ng ,èn báo, không ,Nc
t_ các hàng ,Bi hoQc mailbox khi các hàng ,Bi và mailbox reng, không ,Bi các s&
H thi gian thc
25
kin Nu hàm ng[t gNi m5t hàm RTOS và bF khoá, thì tác v< ,ang chy khi ng[t
xCy ra sW mãi bF khoá, thPm chí tác v< này có quy)n ?u tiên cao nh3t. Ngoài ra, hIu
ht các hàm ng[t phCi chy ,K hoàn thành vic thit lPp li phIn c;ng ,K s•n sàng
cho ng[t tip theo.

Quy t[c 2: M5t hàm ng[t có thK không gNi b3t kh hàm RTOS nào nhGng hàm
có thK gây ra cho RTOS chuyKn ti chy các tác v< tr_ khi RTOS bit ,ó là m5t
hàm ng[t và không là m5t tác v< trong lúc ,ang th&c hin hàm ng[t. Nu th6 t<c
ng[t phá vw quy t[c này thì RTOS có thK chuyKn vic ,i)u khiKn t_ hàm ng[t ti
ch y m5t tác v< khác, và hàm ng[t có thK không hoàn thành sau m5t th:i gian dài,
vì vPy khoá t3t cC các ng[t có m;c ?u tiên th3p hn và có thK là t3t cC các ng[t khác.

5. GiEi thiu m;t s& h .i6u hành thi gian thc
5.1. RTX51-Real Time Operating System
RTX51 là m5t h ,i)u hành th:i gian th&c ,a tác v< cho hN vi ,i)u khiKn
8051. RTX51 là m5t h th*ng ,n giCn ,?Bc thit k cho các phIn m)m có ,5 ph;c
tp và có gii hn chính xác v) th:i gian ,áp ;ng. RTX51 có các công c< r3t mnh

,K quCn lý các tác v<. Có hai phiên bCn c6a RTX51:

RTX51 Full cho phép th& c hin cC chuyKn mch xoay vòng và chuyKn tác v<
vi 4 m;c ?u tiên, có thK hot ,5ng cùng vi các hàm ng[t m5t cách song song.
RTX51 chuyKn các tín hiu, chuyKn các thông ,ip sZ d<ng m5t h th*ng mailbox
và các semaphore. Hàm os_wait c6a RTX51 có thK ,Bi cho các s& kin: ng[t,
timeout, thông ,ip t_ tác v< hoQc ng[t, semaphore.

RTX51 Tiny là m5t tPp con c6a RTX51 Full. RTX51 Tiny dn dàng ch y trên
m5t chip không có b5 nh dG liu ngoài. Tuy nhiên ch?ng trình sZ d<ng RTX51
Tiny có thK truy nhPp sZ d<ng b5 nh ngoài. RTX51 Tiny cho phép chuyKn mch
xoay vòng giGa các tác v<, he trB chuyKn các thông ,ip và có thK hot ,5ng cùng
vi các hàm ng[t m5t cách song song. Hàm os_wait c6a RTX51 có thK ,Bi cho các
s& kin: timeout, tín hiu t_ tác v< hoQc ng[t.

So sánh RTX Full và RTX Tiny
Mô tC RTX51 Full RTX51 Tiny
S* tác v< 256, c&c ,i 19 tác v< hot
,5ng
16
RAM yêu cIu 40 60 byte DATA
20 200 byte IDATA
c&c tiKu 650 byte XDATA
7 byte DATA
3*(S* tác v<) IDATA
Mã yêu cIu 6KB…8KB 900 byte
PhIn c;ng ,òi
hvi
Timer 0 hoQc Timer 1 Timer 0
fng hf h 1000…40000 chu kh 1000…65535 chu kh