0.4 Định thời biểu cpu  (Page 12/17)

Một vài hệ thống thực hiện cấu trúc này từng bước bằng cách tất cả quyết định định thời, xử lý nhập/xuất và các hoạt động hệ thống khác được quản lý bởi một bộ xử lý đơn-một server chủ. Các bộ xử lý khác chỉ thực thi mã người dùng. Đa xử lý không đối xứng (asymmetric multiprocessing) đơn giản hơn đa xử lý đối xứng (symmetric multiprocessing) vì chỉ một quá trình truy xuất các cấu trúc dữ liệu hệ thống, làm giảm đi yêu cầu chia sẻ dữ liệu. Tuy nhiên, nó cũng không hiệu quả. Các quá trình giới hạn nhập/xuất có thể gây thắt cổ chai (bottleneck) trên một CPU đang thực hiện tất cả các hoạt động. Điển hình, đa xử lý không đối xứng được cài đặt trước trong một hệ điều hành và sau đó được nâng cấp tới đa xử lý đối xứng khi hệ thống tiến triển.

Định thời thời gian thực

Trong chương đầu chúng ta đã tìm hiểu tổng quan về hệ điều hành thời thực và thảo luận tầm quan trọng của nó. Ở đây, chúng ta tiếp tục thảo luận bằng cách mô tả các điều kiện thuận lợi định thời cần để hỗ trợ tính toán thời thực trong hệ thống máy tính đa mục đích.

Tính toán thời thực được chia thành hai loại: hệ thống thời thực cứng (hardware real-time systems) được yêu cầu để hoàn thành một tác vụ tới hạn trong lượng thời gian được đảm bảo. Thông thường, một quá trình được đưa ra xem xét cùng với khai báo lượng thời gian nó cần để hoàn thành hay thực hiện nhập/xuất. Sau đó, bộ định thời biểu nhận được quá trình, đảm bảo rằng quá trình sẽ hoàn thành đúng giờ hay từ chối yêu cầu khi không thể. Điều này được gọi là đặt trước tài nguyên (resource reservation). Để đảm bảo như thế đòi hỏi bộ định thời biết chính xác bao lâu mỗi loại chức năng hệ điều hành mất để thực hiện và do đó mỗi thao tác phải được đảm bảo để mất lượng thời gian tối đa. Một đảm bảo như thế là không thể trong hệ thống với lưu trữ phụ và bộ nhớ ảo vì các hệ thống con này gây ra sự biến đổi không thể tránh hay không thể thấy trước trong lượng thời gian thực thi một quá trình xác định. Do đó, hệ thống thời thực cứng được hình thành từ nhiều phần mềm có mục đích đặc biệt chạy trên phần cứng tận hiến cho các quá trình tới hạn, và thiếu chức năng đầy đủ của các máy tính và các hệ điều hành hiện đại.

Tính toán thời gian thực mềm (soft real-time computing) ít nghiêm khắc hơn. Nó yêu cầu các quá trình tới hạn nhận độ ưu tiên cao hơn các quá trình khác. Mặc dù thêm chức năng thời thực mềm tới hệ chia sẻ thời gian có thể gây ra việc cấp phát tài nguyên không công bằng và có thể dẫn tới việc trì hoãn lâu hơn hay thậm chí đói tài nguyên đối với một số quá trình, nhưng nó ít có thể đạt được. Kết quả là hệ thống mục đích chung cũng có thể hỗ trợ đa phương tiện, đồ họa giao tiếp tốc độ cao, và nhiều tác vụ khác nhưng không hỗ trợ tính toán thời thực mềm.

Cài đặt chức năng thời thực mềm đòi hỏi thiết kế cẩn thận bộ định thời biểu và các khía cạnh liên quan của hệ điều hành. Trước tiên, hệ thống phải có định thời trưng dụng và các quá trình thời thực phải có độ ưu tiên cao nhất. Độ ưu tiên của các quá trình thời thực phải không giảm theo thời gian mặc dù độ ưu tiên của các quá trình không thời thực có thể giảm. Thứ hai, độ trễ của việc điều phối phải nhỏ. Một quá trình thời thực nhỏ hơn, nhanh hơn có thể bắt đầu thực thi một khi nó có thể chạy.