• Thứ Ba, 02/08/2005 11:11 (GMT+7)

    Căn bản - Cấp tốc: Real-Time Operating System

    Định  nghĩa

    Real-Time Operating Systems (RTOS - Hệ điều hành thời gian thực),  là phần mềm điều khiển chuyên dụng thường được dùng trong những ứng dụng điện toán nhúng có tài nguyên bộ nhớ hạn chế và yêu cầu ngặt nghèo về  thời gian đáp ứng tức thời, tính sẵn sàng cao và khả năng tự kiểm soát một cách chính xác.

    Có thể tìm thấy RTOS bất kỳ nơi nào. Chúng cũng phổ biến như những hệ điều hành mà bạn đã quen thuộc như Windows, Mac OS và Unix. RTOS âm thầm làm việc bên trong các bộ định tuyến và chuyển mạch trên mạng,  động cơ xe, máy nhắn tin, điện thoại di động, thiết bị y tế, thiết bị đo lường và điều khiển công nghiệp và các vô số ứng dụng khác.

    Một thuộc tính quan trọng của RTOS là khả năng tách biệt với ứng dụng, vì vậy nếu có một chương trình bị “chết” hay hoạt động không hợp lệ, RTOS có thể nhanh chóng cô lập chương trình này, kích hoạt cơ chế phục hồi và bảo vệ các chương trình khác hay chính bản thân hệ điều hành khỏi các hậu quả của các lệnh sai. Cơ chế bảo vệ tương tự cũng được áp dụng để tránh tình trạng tràn bộ nhớ do bất kỳ chương trình nào gây ra.

    RTOS xuất hiện ở hai dạng: cứng và mềm. Nếu tính năng xử lý ứng với một sự kiện nào đó không xảy ra hay xảy ra không đủ nhanh, RTOS cứng sẽ chấm dứt hoạt động này và giữ không gây ảnh hưởng đến độ tin cậy và tính sẵn sàng của phần còn lại của hệ thống.

    Vì RTOS và máy tính nhúng trở nên phổ biến trong các ứng dụng quan trọng, các nhà phát triển thương mại đang tạo nên những RTOS mới với tính sẵn sàng cao. Những sản phẩm này có một thành phần phần mềm chuyên dụng làm chức năng cảnh báo, chạy các chương trình chẩn đoán hệ thống để giúp xác định chính xác vấn đề trục trặc hay tự động chuyển đổi sang hệ thống dự phòng. Hiện thời RTOS sẵn sàng cao hỗ trợ bus CompactPCI của tổ chức PCI Industrial Computer Manufacturers Group, bus này dùng cho phần cứng có thể tráo đổi nóng.

    RTOS có rất nhiều dạng. Sản phẩm thương mại như VxWorks và VxWorks AE, đều của Wind River Systems Inc; VxWorks AE được thiết kế với tính sẵn sàng cao, hỗ trợ khả năng gửi thông điệp phân tán và có thể chịu lỗi. RTOS cho phép lập trình viên tách biệt thư viện dùng chung, dữ liệu và phần mềm hệ thống cũng như ứng dụng.

    LynxOS là loại RTOS cứng, làm việc với Unix and Java. QNX chạy trên bộ xử lý Intel x86 với nhân chỉ có 10KB.

    RTOS của giới nghiên cứu gồm có Chimera của đại học Carnegie Mellon. Đây là hệ thống đa nhiệm, đa bộ xử lý thời gian thực, được thiết kế để tạo sự dễ dàng cho các nhà lập trình trong việc tái cấu hình và tái sử dụng mã. Chimera nhắm vào các hệ thống rô bô và tự động. RTOS của đại học Maryland, có tên là Maruti, hỗ trợ cho cả ứng dụng thời gian thực cứng và mềm.

    Trong nhiều năm, ứng dụng dựa trên RTOS chủ yếu là trong các hệ thống nhúng và mới gần đây thì chúng đã có mặt khắp nơi, từ thiết bị y tế được điều khiển bằng máy tính cho đến máy pha cà phê. Những ứng dụng tính toán phân tán đang thúc đẩy các nhà phát triển hệ điều hành thực hiện nghiên cứu và phát triển chuẩn. Chính phủ Mỹ cũng có một số chương trình về lĩnh vực này như công nghệ quản lý tài nguyên thời gian thực, mạng, quản lý dữ liệu và phần mềm điều khiển trung gian. Mục đích của chương trình là làm cho các hệ thống cộng tác, phân tán có thể giao tiếp và chia sẻ tài nguyên với nhau. Một ủy ban chuyên trách đang đẩy mạnh việc tạo ra khung công nghệ cho tính toán phân tán thời gian thực, áp dụng cho cả ứng dụng quân sự và thương mại. Khung công nghệ này sẽ hỗ trợ các giao tiếp và thành phần liên tác chuẩn.

    Cho dù ai là người tạo ra môi trường tính toán phân tán thời gian thực, phổ dụng thì RTOS vẫn sẽ là một trong những công nghệ quan trọng nhất mà người dùng cuối chưa từng nghe đến.

     

    ID: A0201_62