Real-Time Systems Development with RTEMS and Multicore Processors

Sự bùng nổ của các bộ vi xử lý đa lõi trên thị trường nhúng dành cho Internet vạn vật (IoT) và Các hệ thống vật lý không gian mạng (CPS) đang khiến việc phát triển các ứng dụng nhúng thời gian thực ngày càng trở nên khó khăn. Lý thuyết nền tảng nào giúp cho hệ thống thời gian thực đa lõi khả thi? Lý thuyết đó ảnh hưởng đến việc thiết kế ứng dụng như thế nào? Khi nào thì một hệ điều hành thời gian thực (RTOS) thực sự hữu ích? Những tính năng RTOS nào mà các ứng dụng cần đến? Một RTOS hoàn chỉnh giúp quản lý độ phức tạp của phần cứng đa lõi bằng cách nào?

Cuốn sách “Phát triển Hệ thống Thời gian thực với RTEMS và Bộ vi xử lý Đa lõi” (Real-Time Systems Development with RTEMS and Multicore Processors) sẽ giải đáp những câu hỏi này và nhiều câu hỏi khác thông qua việc sử dụng RTEMS (Real-Time Executive for Multiprocessor Systems) làm RTOS mẫu, từ đó đưa ra những lời khuyên và ví dụ cụ thể để xây dựng các ứng dụng hữu ích và giàu tính năng. RTEMS là một phần mềm mã nguồn mở, miễn phí, hỗ trợ các hệ thống đa xử lý cho hơn mười kiến trúc CPU và hơn 150 bo mạch hệ thống cụ thể. Nó được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực IoT và CPS như vệ tinh, máy gia tốc hạt, robot, xe đua, hệ thống điều khiển tòa nhà, thiết bị y tế, v.v.

Trọng tâm của cuốn sách này là hỗ trợ kỹ nghệ phần mềm nhúng thời gian thực, đồng thời cung cấp đầy đủ nền tảng lý thuyết và kiến thức phần cứng để người đọc hiểu được lý do đằng sau các quyết định quan trọng trong thiết kế, triển khai RTOS và ứng dụng. Các chủ đề được đề cập trong sách bao gồm:

Biên dịch chéo (Cross-compilation) trong phát triển hệ thống nhúng.

Các mô hình lập trình đồng hành (Concurrent programming models) được sử dụng trong phần mềm nhúng thời gian thực.

Lý thuyết và thuật toán lập lịch thời gian thực (Real-time scheduling theory) được áp dụng rộng rãi trong thực tế.

Cách sử dụng và so sánh hai giao diện lập trình ứng dụng (API) trong phần mềm nhúng thời gian thực: POSIX và Classic API của RTEMS.

Thiết kế và triển khai trong RTEMS các tính năng RTOS phổ biến dành cho bộ lập lịch, quản lý tác vụ (task management), định thời (time-keeping), đồng bộ hóa giữa các tác vụ (inter-task synchronization), giao tiếp giữa các tác vụ (inter-task communication) và kết nối mạng.

Những thách thức do phần cứng đa lõi đặt ra, các tiến bộ trong lý thuyết thời gian thực đa lõi, và kỹ nghệ phần mềm cho các hệ thống thời gian thực đa lõi với RTEMS.

Tất cả các tác giả của cuốn sách này đều là chuyên gia trong lĩnh vực học thuật về hệ thống nhúng thời gian thực. Hai trong số các tác giả là những người duy trì mã nguồn mở chính (primary maintainers) của dự án phần mềm RTEMS.