Hệ điều hành RTOS là gì? Cơ chế hoạt động và ưu điểm của RTOS.

Khi nói đến hệ điều hành, thường nhắc đến Windows, macOS cho laptop hoặc Android, iOS cho smartphone. Nhưng bạn đã nghe về RTOS chưa? Tìm hiểu về hệ điều hành RTOS: RTOS là gì? Hoạt động ra sao? Công dụng của RTOS là gì?

Lưu ý: Bài viết tham khảo từ: Geeks for Geeks, Circut Today.

Xem thêm: USB4 là gì? Có công dụng và cải tiến gì mới so với các thế hệ trước?

RTOS là gì?

RTOS (hệ điều hành thời gian thực) là hệ điều hành phục vụ ứng dụng thời gian thực, xử lý dữ liệu đầu vào nhanh chóng do không có sự chậm trễ của bộ đệm.

Hệ điều hành thời gian thực (RTOS) được sử dụng trong môi trường có số lượng lớn các sự kiện, tác vụ cần xử lý trong thời gian ngắn hoặc trong thời hạn nhất định. Với RTOS, thời gian xử lý được tính bằng phần mười giây hoặc ít hơn, và phải diễn ra trong các ràng buộc, giới hạn thời gian được chỉ định. Nếu không, sẽ dẫn đến lỗi hệ thống.

Khác với Windows, Android, iOS,…, RTOS được thiết kế cho các nhiệm vụ đặc biệt, thực thi các tác vụ trong thời gian chính xác, xử lý lỗi nhanh chóng.

Cơ chế hoạt động và phân loại RTOS

RTOS hoạt động dựa trên hai cơ chế là hướng sự kiện hoặc chia sẻ thời gian. Cơ chế hướng sự kiện điều phối các tác vụ thông qua ưu tiên, còn cơ chế chia sẻ thời gian chuyển đổi tác vụ dựa trên phản ứng ngắt của xung nhịp. Phần lớn RTOS sử dụng giải thuật pre-emptive scheduling.

Hệ điều hành RTOS được chia thành ba loại chính:

• Hard RTOS: Các tác vụ luôn hoàn thành trong thời gian cố định, không sai sót.
• Soft RTOS: Thời gian thực hiện tác vụ có thể nhận nới lỏng trong phạm vi cho phép, chỉ cần hoàn thành đúng thời gian quy định.
• Firm RTOS: Có giới hạn thời gian cụ thể, đảm bảo tác vụ luôn thành công ngay cả khi quá thời hạn.

Các chức năng cơ bản của RTOS

Scheduler (Bộ lập lịch) trong RTOS, mỗi tác vụ có 3 trạng thái mặc định là:

• Ready to run: Trạng thái chuẩn bị của tác vụ khi đã có đủ tài nguyên để khởi chạy.
• Running: Trạng thái tác vụ đang thực thi.
• Blocked: Trạng thái tác vụ không đủ tài nguyên để xử lý sẽ được về trạng thái khóa.

RTOS Services (Dịch vụ thời gian thực) với các dịch vụ:

• Dịch vụ xử lý ngắt (Interrupt handling services).
• Dịch vụ thời gian (Time services).
• Dịch vụ quản lý thiết bị (Device management services).
• Dịch vụ quản lý bộ nhớ (Memory management services).
• Dịch vụ quản lý kết nối (IO services).

Mesaging (Các thông điệp). Các thông điệp để trao đổi thông tin giữa các tác vụ, bao gồm:

• Semaphores: Đồng bộ hóa quyền truy cập tài nguyên dùng chung.
• Event flags: Đồng bộ hóa hoạt động giữa nhiều tác vụ.
• Mailboxes, Pipes, Message queues: Quản lý thông điệp giữa các task.

Ưu điểm của RTOS

Hệ điều hành thời gian thực còn có các ưu điểm khác như:

• Độ ổn định và tin cây cao, hoạt động trong thời gian dài mà không cần nhiều sự can thiệp.
• Hiệu suất tốt, tiêu tốn bộ nhớ thấp.
• Ít lỗi, dễ dàng phát hiện và sửa.
• Kích thước nhỏ, chi phí thấp.
• …

Các ứng dụng của RTOS

RTOS được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như: Kiểm soát giao thông hàng không, hệ thống chỉ huy, đặt chỗ hàng không, máy đo nhịp tim, hệ thống mạng đa phương tiện, Robot, thiết bị vi điều khiển, IoT…

Một số thiết bị công nghệ được tích hợp RTOS như: Vòng tay thông minh Samsung Galaxy Fit2, Samsung Galaxy Fit R370…

Tổng kết

Đây là một số thông tin tổng hợp về RTOS - một hệ điều hành đặc biệt ít người biết. Mong rằng bài viết sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về RTOS, ưu điểm, chức năng và ứng dụng của nó.

Cảm ơn bạn đã đọc bài viết. Nếu bạn có thông tin bổ sung về RTOS, hãy chia sẻ ở phần bình luận bên dưới nhé.

Xem thêm: Laptop Gaming vs Laptop Workstation: Lựa chọn nào phù hợp với bạn?