Lập lịch QT có nhiều dạng khác nhau khi thêm vào ràng buộc thời gian. Trong nhiều ứng dụng, HĐH cần đảm bảo việc sắp xếp các thao tác sao cho chúng tuân thủ các ràng buộc thời gian đã đặc tả. Hệ thống này đ−ợc gọi là hệ thống thời gian thực vì chúng có ràng buộc tới hạn thời gian thực. Tồn tại nhiều hệ thống máy tính thời gian thực, nh− hệ thống máy tính hàng không, máy tính điều khiển tự động hoá, hệ tự động hóa sản xuất, hệ thống th−ơng mại chứng khoán.
Dịch vụ thời gian thực đ−ợc gắn với tập các tác vụ thời gian thực. Mỗi tác vụ τ đ−ợc miêu tả bằng:
=
i
τ (Si,Ci,Di)
trong đó Si là thời điểm sớm nhất có thể bắt đầu tác vụ τi, Ci là thời gian thực hiện trong tr−ờng hợp xấu nhất của τivà Di là thời điểm chết của τi. Tập V tác vụ thời gian thực là:
V= {τi/ i=1…n}
Tồn tại các dạng hệ thời gian thực chủ yếu sau đây
• Trong các hệ thống thời gian thực liên quan tới điều khiển theo mức độ an toàn hoặc thiết bị có mức tới hạn, mọi tác vụ buộc phải hoàn thành tr−ớc điểm chết nếu không tai hoạ xảy ra. Hệ thống này gọi là hệ thống thời gian thực cứng vì chỉ đ−ợc coi là đúng nếu nh− mọi tác vụ phải bảo đảm hoàn thành tr−ớc điểm chết.
• Trong các hệ thống (nh− hệ thống đa ph−ơng tiện) có những điểm chết nh−ng vẫn có thể hoạt động nếu không lỡ qua điểm chết quá nhiều lần. Chúng đ−ợc gọi là hệ thống
thời gian thực mềm. ở đây một tác vụ vẫn tiếp tục phải hoàn thành dẫu rằng đã qua
điểm chết.
• Hệ thống thời gian thực tĩnh về mặt nào đó t−ơng tự nh− hệ thống thời gian thực mềm nh−ng tác vụ qua điểm chết sẽ không đ−ợc thực hiện. Ví dụ, máy tính tự động sản xuất không thể khởi sự một thao tác cơ học để tránh cho thiết bị khỏi tự làm h− hỏng.
• Nếu tác vụ đ−ợc xuất hiện theo cách tại thời điểm tuỳ ý, chúng đ−ợc gọi là không
theo chu kì. ở nhiều hệ thống thời gian thực thì thời điểm tác vụ xảy ra, khoảng thời
gian thực hiện và điểm chết có thể tiên đoán đ−ợc. Tập tác vụ nh− vậy gọi là có chu kì.
Ví dụ, máy tính điều khiển động cơ phải tính đ−ợc l−ợng nhiên liệu và suy ra thời gian tối đa động cơ còn vận hành liên tục tr−ớc khi nạp nhiên liệu.
Miêu tả tập tác vụ thời gian thực có chu kì đơn giản. Mỗi tác vụ thực hiện một trong n công việc. Yêu cầu thực hiện công việc i một lần trong khoảng Ti giây. Các phần công việc phía tr−ớc phải hoàn thành tr−ớc khi phần công việc mới đ−ợc bắt đầu. Nh− vậy, thời điểm bắt đầu của tác vụ mới là điểm chết của tác vụ cũ. Do vậy tại một thời điểm chỉ một tác vụ đ−ợc thực hiện, ta gán cho tác vụ thực hiện phần công việc i là τi. Đặc tả tập tác vụ rút gọn lại bởi tập thời khoảng và khoảng thời gian thực hiện n công việc:
V = {Ji = (Ci,Ti)/ 1 ≤ i ≤ n}
ở đây chỉ quan tâm đến lập lịch các tác vụ theo đó, tác vụ thỏa mãn ràng buộc về thời điểm chết. Chúng ta cũng chỉ quan tâm lập lịch trên hệ thống đơn xử lý. Lịch là phân công CPU cho các tác vụ thời gian thực mà nhiều nhất một tác vụ đ−ợc phân công tại thời điểm bất kỳ. Chính xác hơn, lịch là tập A các khoảng thời gian đ−ợc miêu tả:
A= {(si,fi,ti)/ i=1…n}
Trong đó si là thời điểm bắt đầu, fi là thời điểm kết thúc và ti là tác vụ đ−ợc thực hiện trong khoảng thời gian đó. Lịch có giá trị chỉ khi thoả mãn các ràng buộc:
1. ∀i=1, …, si < fi 2. ∀i=1, …, fi < si+1
3. Nếu ti=k thì Sk ≤ si và fi ≤ Dk
Điều kiện 1 đòi hỏi khoảng thời gian thực hiện thực sự là một khoảng. Điều kiện 2 đòi hỏi các khoảng thời gian đ−ợc sắp theo thứ tự. Điều kiện 3 đòi hỏi tác vụ phải thực hiện sau thời điểm cho phép và phải hoàn thành tr−ớc điểm chết. Tập tác vụ đ−ợc gọi là khả thi nếu mọi tác vụ τknhận đ−ợc tối thiết Ck giây CPU thực hiện trong lịch. Tức là, nếu gọi:
A(τk) = {a=(si,fi,ti)/ a∈Avà ti=k} Nh− vậy, lịch là khả thi nếu mọi τk∈ V mà
k k f s i i s C f i i i ≥ − ∑ = ) , , ( τ
Tập tác vụ đ−ợc gọi là khả thi nếu tồn tại một lập lịch khả thi cho tập tác vụ đó. Mục đích của thuật toán lập lịch thời gian thực là tìm lịch khả thi nếu nó tồn tại. Ch−ơng này tìm hiểu các thuật toán lập lịch thời gian thực với giả thuyết ràng buộc khác nhau. Để đơn giản, chỉ xem xét hệ thống thời gian thực cứng.