Hệ điều hành nhúng (Hệ điều hành) là gì?

Hệ điều hành kiểm soát phần cứng của máy tính. Họ quản lý tài nguyên, hiển thị phần cứng cho người dùng để phát triển ứng dụng và thực thi mã.

Nhưng không phải tất cả các hệ điều hành đều được tạo ra như nhau.

Nơi mà các hệ điều hành máy tính để bàn như Windows ở khắp mọi nơi, các hệ điều hành khác bị ẩn khỏi tầm nhìn của chúng tôi. Hầu hết mọi người thậm chí không biết chúng tồn tại.

Chúng ta đang nói về hệ điều hành nhúng.

Hãy xem hệ điều hành nhúng là gì và nó khác với hệ điều hành không nhúng như thế nào?

Hệ điều hành nhúng là gì?

Hệ điều hành nhúng là một phần của phần mềm nhằm điều khiển một hệ thống nhúng.

Hệ thống nhúng là sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm được sử dụng để thực hiện một nhiệm vụ chuyên môn cao. Ví dụ, hãy xem xét ví dụ về một chiếc TV thông minh hiện đại. Bộ vi xử lý và phần cứng liên quan bên trong TV được điều khiển bởi một hệ điều hành nhúng.

Vì vậy, một hệ điều hành nhúng kiểm soát tài nguyên phần cứng của hệ thống nhúng và cho phép mã chạy trên phần cứng. Mã mà một hệ điều hành nhúng chạy thực hiện các tác vụ cố định như điều khiển các thiết bị Internet of Things (IoT).

Hệ điều hành nhúng hoạt động như thế nào?

Hệ điều hành nhúng hoạt động giống như một hệ điều hành thông thường với một số điểm khác biệt chính. Vì hệ điều hành nhúng được sử dụng để quản lý hệ thống có ít tài nguyên hơn nhiều so với hệ điều hành máy tính để bàn chính thức, nên hệ điều hành này có hiệu quả cao và chỉ thực hiện một tập hợp chức năng cố định.

Hãy lấy ví dụ về một hệ điều hành nhúng hoạt động bên trong camera chuông cửa như Ring. Hệ điều hành nhúng điều khiển phần cứng máy ảnh thực thi mã đó cho phép máy ảnh thực hiện công việc của nó.

Từ việc kết nối với mạng Wi-Fi đến phát hiện chuyển động và quay video, hệ điều hành nhúng chịu trách nhiệm quản lý tài nguyên phần cứng để làm cho tất cả mọi việc trở nên khả thi.

Ở cấp độ cao nhất, bất cứ khi nào thiết bị có hệ thống nhúng được bật, hệ điều hành nhúng cấp nguồn cho thiết bị sẽ khởi động. Trong giai đoạn khởi động này, tất cả mã mà hệ thống nhúng yêu cầu để hoạt động, bao gồm cả Hệ điều hành, cũng được tải và sẵn sàng để thực thi.

Do đó, không giống như HĐH máy tính để bàn, HĐH nhúng không cần tải mã từ bộ nhớ mỗi khi nó cần thực thi một chức năng.

Các loại hệ điều hành nhúng

Hệ điều hành nhúng được điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu của hệ thống mà chúng sẽ được sử dụng. Trong đó một số hệ điều hành nhúng kiểm soát hệ thống chỉ thực hiện lặp lại một tác vụ, các hệ điều hành nhúng khác quản lý hệ thống thực hiện nhiều tác vụ cùng một lúc.

Nói chung, hệ điều hành nhúng được chia thành đa nhiệm, thời gian thựcvà Vòng lặp đơn.

Đa nhiệm

Hệ điều hành nhúng đa nhiệm là hệ điều hành điều khiển một hệ thống nhúng cần thực hiện nhiều tác vụ. Các tác vụ có thể được thực hiện đồng thời nếu bộ vi xử lý được sử dụng trong hệ thống nhúng có khả năng thực hiện nó hoặc chúng có thể được lên lịch chạy theo thuật toán lập lịch trình.

Một ví dụ về hệ điều hành nhúng đa nhiệm là hệ điều hành được sử dụng trong các thiết bị Internet of Things như loa thông minh. Các loa thông minh không chỉ phải phát ra âm nhạc mà còn phải kết nối với internet và tìm kiếm âm nhạc.

Thời gian thực

Hệ điều hành nhúng thời gian thực là hệ điều hành hoạt động dưới các giới hạn thời gian nghiêm ngặt. Hệ điều hành nhúng như vậy phải nhận và xử lý đầu vào trong thời gian quy định nếu không hệ thống sẽ bị lỗi.

Hãy xem xét ví dụ về hệ thống phanh khẩn cấp trên ô tô. Ngay khi hệ thống phát hiện có va chạm sắp xảy ra, hệ điều hành nhúng sẽ kích hoạt hệ thống phanh. Nếu hệ điều hành không khởi động phanh kịp thời, va chạm có thể xảy ra với hậu quả nghiêm trọng.

Vòng lặp đơn

Hệ điều hành nhúng một vòng lặp là loại hệ điều hành thực hiện lặp đi lặp lại một chức năng duy nhất. Công việc duy nhất của một hệ điều hành nhúng như vậy là lấy đầu vào và tạo ra đầu ra, trên một vòng lặp.

Một ví dụ phổ biến về hệ điều hành nhúng một vòng lặp là hệ điều hành được sử dụng trong đèn cảm biến chuyển động. Đèn cảm biến chuyển động cảm nhận chuyển động và hệ thống nhúng sẽ bật đèn nếu phát hiện chuyển động.

Hệ điều hành nhúng và không nhúng: Sự khác biệt là gì?

Sự khác biệt lớn nhất giữa hệ điều hành nhúng và hệ điều hành không nhúng là bộ ứng dụng mà hệ điều hành chạy. Trong trường hợp hệ điều hành nhúng, bộ ứng dụng được cố định. Phần cứng của hệ thống nhúng được thiết kế để chạy bộ ứng dụng cụ thể đó.

Mặt khác, các hệ điều hành không nhúng như Windows và macOS được thiết kế để cung cấp quyền truy cập phần cứng vào các ứng dụng của người dùng. Người dùng có thể cài đặt bất kỳ ứng dụng nào họ muốn miễn là nó được thiết kế để chạy trên hệ điều hành. Phần cứng chạy trên hệ điều hành không nhúng cũng có thể tùy chỉnh ở một mức độ nào đó.

Hơn nữa, một hệ điều hành nhúng là chuyên biệt. Nói cách khác, các hệ thống nhúng khác nhau có các hệ điều hành nhúng khác nhau. Mặt khác, hệ điều hành không nhúng có mục đích chung và hỗ trợ nhiều loại cấu hình phần cứng.

Nói chung, một hệ thống mà một hệ điều hành nhúng kiểm soát thường là một phần của một hệ thống lớn hơn. Ví dụ, một hệ thống nhúng được sử dụng để đo nhiệt độ của một căn phòng hoạt động như một phần của hệ thống kiểm soát khí hậu lớn hơn hoặc sản phẩm cuối cùng.

Hệ điều hành không nhúng tự kiểm soát sản phẩm cuối cùng.

Sử dụng phổ biến của một hệ điều hành nhúng

Hệ điều hành nhúng có ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta. Một số ví dụ phổ biến về hệ điều hành nhúng là những hệ điều hành được sử dụng trong:

• Các thiết bị Internet of Things như bóng đèn thông minh và cảm biến nhiệt độ thông minh, v.v.
• Ô tô để kiểm soát khí hậu và bảo trì.
• Hệ thống định vị máy bay.
• Máy theo dõi GPS và máy theo dõi thể dục.

Đây chỉ là một vài ví dụ về hệ điều hành nhúng. Nói chung, mọi vi điều khiển đều có một hệ điều hành nhúng để chạy mọi thứ đằng sau hậu trường.

Hệ điều hành nhúng là rất quan trọng để các công nghệ xung quanh chúng ta hoạt động

Hầu hết chúng ta không nhận ra tác động của hệ điều hành nhúng đối với cuộc sống của chúng ta. Từ cảm biến khói và nhiệt độ tích hợp trong nhà của chúng ta đến hoạt động của thiết bị y tế, hệ điều hành nhúng là rất quan trọng để các công nghệ xung quanh chúng ta hoạt động.

Vì vậy, nếu bạn muốn đánh giá sâu hơn về các hệ điều hành nhúng, hãy đầu tư vào một thiết bị nhà thông minh. Ví dụ, khóa thông minh là một cách tuyệt vời, đơn giản để bắt đầu tích hợp công nghệ thông minh hàng ngày vào cuộc sống của bạn.

Đọc tiếp

Thông tin về các Tác giả