bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi
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luËn v¨n th¹c sü khoa häc
Nghiªn cøu, thiÕt kÕ hÖ ®iÒu hµnh trªn
bé vi ®iÒu khiÓn 8 bÝt
ngµnh: xö lý th«ng tin vµ truyÒn th«ng
M∙ sè:
vò trung kiªn
Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: TS. NguyÔn Linh Giang
hµ néi 2006
-2-
Lêi cam ®oan
T«i xin cam ®oan b¶n luËn v¨n nµy lµ kÕt qu¶ nghiªn cøu cña b¶n th©n d−íi
sù h−íng dÉn cña TS. NguyÔn Linh Giang. NÕu cã g× sai ph¹m, t«i xin hoµn toµn
chÞu tr¸ch nhiÖm.
Ng−êi lµm cam ®oan
Vò Trung Kiªn
-3-
Môc lôc
Lêi cam ®oan.....................................................................................................2
Danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t ..........................................................5
Danh môc c¸c b¶ng ..........................................................................................6
Danh môc c¸c h×nh vÏ, ®å thÞ ..........................................................................7
Lêi nãi ®Çu ........................................................................................................9
Ch−¬ng 1 - Tæng quan vÒ hÖ ®iÒu hµnh......................11
1.1. Kh¸i niÖm vÒ hÖ ®iÒu hµnh (OS-Operating System)................................. 11
1.1.1. Kh¸i niÖm................................................................................................. 11
1.1.2. Chøc n¨ng cña hÖ ®iÒu hµnh. ................................................................... 11
1.1.3. C¸c thµnh phÇn cña hÖ ®iÒu hµnh............................................................. 13
1.2. Qu¶n lý tiÕn tr×nh......................................................................................... 16
1.2.1. C¸c tr¹ng th¸i cña mét tiÕn tr×nh.............................................................. 16
1.2.2. Kh¸i niÖm vÒ tµi nguyªn “g¨ng” vµ ®o¹n tíi h¹n .................................... 17
1.2.3. HiÖn t−îng bÕ t¾c..................................................................................... 19
1.3. LËp lÞch cho CPU ......................................................................................... 20
1.3.1. Kh¸i niÖm giê CPU.................................................................................. 20
1.3.2. C¸c tr¹ng th¸i cña tiÕn tr×nh liªn quan ®Õn giê CPU................................ 20
1.3.3. LËp lÞch cho CPU..................................................................................... 22
1.4. Qu¶n lý bé nhí ............................................................................................. 25
1.4.1. Yªu cÇu ph¶i qu¶n lý bé nhí ................................................................... 25
1.4.2. C¸c s¬ ®å qu¶n lý bé nhí......................................................................... 26
Ch−¬ng 2 - Vi ®iÒu khiÓn vµ ng«n ng÷ lËp tr×nh
cho vi ®iÒu khiÓn ......................................................................28
2.1. Vi ®iÒu khiÓn........................................................................................28
2.1.1. Vi xö lý vµ vi ®iÒu khiÓn.......................................................................... 28
2.1.2. Tæ chøc bé nhí cña vi ®iÒu khiÓn. ........................................................... 30
2.1.3. C¸c bé ®Þnh thêi....................................................................................... 35
2.1.4. Bé xö lý ng¾t............................................................................................ 37
2.2. Ng«n ng÷ lËp tr×nh cho vi ®iÒu khiÓn......................................................... 39
-4-
2.2.1. Tæng quan vÒ c¸c ng«n ng÷ lËp tr×nh cho vi ®iÒu khiÓn. ......................... 39
2.2.2. Nh÷ng vÊn ®Ò víi ng«n ng÷ C viÕt cho c¸c bé vi ®iÒu khiÓn................... 42
Ch−¬ng 3 - thiÕt kÕ hÖ vi ®iÒu khiÓn............................49
3.1. X¸c ®Þnh yªu cÇu thiÕt kÕ. ........................................................................... 50
3.2. Lùa chän cÊu h×nh cho hÖ thèng................................................................. 51
3.2.1. Lùa chän bé ®iÒu khiÓn trung t©m. .......................................................... 51
3.2.2. Giao diÖn ng−êi sö dông. ......................................................................... 52
3.2.3. C¸c thiÕt bÞ m« pháng qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña tiÕn tr×nh. ...................... 53
3.3. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÖn....................................................................................... 58
3.4. §o thö vµ kiÓm tra lçi.................................................................................. 59
Ch−¬ng 4 - ThiÕt kÕ hÖ ®iÒu hµnh.....................................60
4.1.1. Môc ®Ých vµ yªu cÇu thiÕt kÕ. .................................................................. 60
4.1.2. Môc ®Ých. ................................................................................................. 60
4.1.2. Yªu cÇu .................................................................................................... 63
4.2. Tr×nh tù thiÕt kÕ hÖ ®iÒu hµnh.................................................................... 64
4.3. X©y dùng c¸c tiÕn tr×nh. .............................................................................. 65
4.3.1. X©y dùng c¸c t¸c vô t−¬ng øng c¸c tiÕn tr×nh.......................................... 65
4.3.2. Gi¶i quyÕt bµi to¸n tµi nguyªn g¨ng ........................................................ 69
4.4. LËp lÞch cho CPU. ........................................................................................ 71
4.4.1. Sù kiÖn vµ chuyÓn tr¹ng th¸i gi÷a c¸c tiÕn tr×nh. ..................................... 71
4.4.2. LËp lÞch cho CPU..................................................................................... 80
4.5. Qu¶n lý bé nhí. ............................................................................................ 83
KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ .....................................................................................86
Tµi liÖu tham kh¶o .........................................................................................87
-5-
Danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t
STT Ch÷ viÕt t¾t Ch÷ ®Çy ®ñ
1 FCFS First Come First Served
2 FIFO First In First Out
3 LIFO Last In First Out
4 MCS Micro Controller System
5 OS Operating System
6 RTOS Real Time Operating System
7 RR Round Robbin
8 SJF Shortest Job First
9 SRT Shortest Remain Time
10 uC Micro Controller