Nội dung chương 4
244
Chương 4: Hệ điều hành nhúng 4.1. Kiến trúc hệ điều hành nhúng 4.2. Các hệ điều hành nhúng điển hình
Hệ nhúng
4.1. Kiến trúc hệ điều hành nhúng
Hệ điều hành là gì?
• Hệ điều hành bản chất là phần mềm hệ thống
Quản lý tài nguyên phần cứng máy tính Cung cấp các hàm dịch vụ cho phép các ứng dụng
tương tác với tài nguyên hệ thống
Lợi ích của hệ điều hành
• Tăng tính khả chuyển (portable) • Tăng tính ổn định, tin cậy của hệ thống
245
Hệ nhúng
Sơ đồ phân cấp hệ thống
246
Hệ nhúng
Kiến trúc hệ điều hành Unix
247
Hệ nhúng
Kiến trúc hệ điều hành Windows
248
Hệ nhúng
Kiến trúc hệ điều hành nhúng
Khái niệm hệ điều hành nhúng
• Mang đặc trưng cơ bản của hệ điều hành
Quản lý tài nguyên phần cứng và phần mềm của
hệ thống
Trung gian giữa phần cứng và phần mềm, giúp
phần cứng làm việc trong suốt với phần mềm ứng dụng
Cung cấp giao diện hàm chuẩn cho phần mềm
ứng dụng
249
Hệ nhúng
Kiến trúc hệ điều hành nhúng
Đặc trưng riêng của hệ điều hành nhúng
• Tăng tính tin cậy • Khả năng tương thích mềm: dễ dàng nâng cấp
hay thu gọn để tương thích với nền tảng hệ thống
• Đòi hỏi ít bộ nhớ hơn • Cung cấp các cơ chế lập lịch hỗ trợ hệ điều hành
thời gian thực (Realtime OS – RTOS)
• Hỗ trợ các hệ thống không có ổ cứng thông qua cơ chế khởi động và thực thi từ ROM và RAM
• Tăng tính khả chuyển (portability)
250
Hệ nhúng
Hệ điều hành nhúng thời gian thực
Hệ thống thời gian thực (Realtime): các phần
mềm, phần cứng hoạt động thỏa mãn các ràng buộc về thời gian
Phân loại:
• Hard Realtime: không đáp ứng deadline -> lỗi hệ
thống
• Firm Realtime: không đáp ứng deadline-> giảm
chất lượng dịch vị (QoS)
• Soft Realtime: không đáp ứng deadline -> giảm
chất lượng dịch vụ (QoS)
251
Hệ nhúng
Hệ điều hành nhúng thời gian thực
252
Hệ nhúng
Cấu trúc nhân hệ điều hành
253
Hệ nhúng
Các hệ điều hành nhúng điển hình
254
Embedded Linux Windows CE Android
Hệ nhúng
Embedded Linux
Hỗ trợ rất nhiều nền tảng kiến trúc Linux kernel bao gồm các thành phần chính
• Hardware abstract layer (HAL) • Memory Management: quản lý bộ nhớ • Scheduler: lập lịch • File system • IO subsystem • Networking subsystem • Inter Process Communication (IPC)
255
Hệ nhúng
Embedded Linux
Hỗ trợ rất nhiều kiến trúc (cả 32 bit và 64 bit)
• X86, ARM, PowerPC, MIPS, SuperH, AVR32, …
Không hỗ trợ các vi điều khiển hiệu năng thấp Hỗ trợ cả kiến trúc có và không có khối quản lý
bộ nhớ (MMU)
Các hệ thống có thể dùng chung toolchains,
256
bootloader và kernel, các thành phần khác phải riêng biệt và tương thích với từng hệ thống
Hệ nhúng
Windows CE
Hệ điều hành nhúng của Microsoft Hỗ trợ 5 kiến trúc phổ biến: ARM/StrongARM, MIPS,
PPC, SuperH, X86
Môi trường phát triển ứng dụng
• Visual Studio + Platform Builder + Emulator • Embedded Visual C++
257
Hệ nhúng
Windows CE
OEM
ISV, OEM
Microsoft
Applications
Embedded Shell
Remote Connectivity
Windows CE Shell Services
WIN32 APIs COREDLL, WINSOCK, OLE, COMMCTRL, COMMDLG, WININET, TAPI
GWES
Kernel Library
File Manager
Device Manager
IrDA
TCP/IP
File drivers
Drivers
Device drivers
OAL Bootloader
OEM Hardware
258
Hệ nhúng
Android
Hệ điều hành phát triển bởi Google trên nền Linux, bước đầu tập trung phát triển cho điện thoại
Android chỉ sử dụng lại Linux kernel -> cần kiến thức chuyên sâu về Android để làm việc với Android
Android là một stack hoàn chỉnh cho phát triển
259
ứng dụng
Hệ nhúng
Android stack
260
Hệ nhúng
Android
Các thành phần chính
• Linux kernel • Android runtime • Android Native Libraries • Application frameworks • Application
261
Hệ nhúng
Android
262
