Bài giảng hệ nhúng chương 4 phạm văn thuận

Kiến trúc hệ điều hành nhúng 4.2.. 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 hà

Nội dung chương 4

Chương 4: Hệ điều hành nhúng

4.1 Kiến trúc hệ điều hành nhúng

4.2 Các hệ điều hành nhúng điển hình

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

Sơ đồ phân cấp hệ thống

Kiến trúc hệ điều hành Unix

Kiến trúc hệ điều hành Windows

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

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)

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)

Hệ điều hành nhúng thời gian thực

Cấu trúc nhân hệ điều hành

Các hệ điều hành nhúng điển hình

 Embedded Linux

 Windows CE

 Android

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)

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,

bootloader và kernel, các thành phần khác phải riêng biệt và tương thích với từng hệ thống

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++

Windows CE

Embedded Shell

Applications

WIN32 APIs COREDLL, WINSOCK, OLE, COMMCTRL, COMMDLG, WININET, TAPI

Windows CE Shell Services

Remote Connectivity

Kernel

Library

IrDA

GWES Device

Manager

File Manager

TCP/IP OAL

Bootloader Drivers

Device drivers File drivers Microsoft OEM ISV, OEM

 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 ứng dụng

Android stack

 Các thành phần chính

• Linux kernel

• Android runtime

• Android Native Libraries

• Application frameworks

• Application

Android