在一個對稱多處理(簡稱“SMP”)系統中，單一映像(single-image)操作系統是運行在兩個或多個共享存儲空間的處理內核的頂層，這些處理器內核實質上是相同的。正如一臺多內核桌面計算機一樣，SMP模式系統可以在一個處理器內核組基礎上動態地均衡任務。重新分配處理能力以匹配當前任務的這種能力是SMP系統的一大主要優點，這也使得SMP系統成為了三種模式中最靈活和適應性最強的模式。利用當今SMP實時操作系統，這種靈活性可以不需要在犧牲任何性能的條件下實現判決或實時響應。

圖3：SMP系統實例。

一個SMP模式系統要求具備兩樣條件：一個是對稱的共享存儲器的多內核處理器平臺，另一個是具有SMP功能的操作系統。今天眾多的處理器系列都支持SMP功能，也有多種渠道可以得到SMP操作系統。SMP系統的兩個更為突出的優點是開發人員比較熟悉，以及可以快速啟動。理論上來說，開發人員可以較為容易地啟動具有SMP功能的操作系統，并將現有的應用設計進行移植，開發人員可以快速地利用多內核硬件的性能。

現實的情況基本如此，但是有幾個問題需要牢記。第一個值得關注的問題是硬實時性要求，一個支持SMP功能的實時操作系統(RTOS)不會犧牲實時性能，但是，當使用SMP時，不具有硬實時性功能的操作系統將缺少判決性以及缺少更高級的和更可變的中斷反應時間。對一個良好的SMP RTOS而言無需擔心此點，但需牢記的是，通用的操作系統在SMP硬件上和它運行在單處理器系統上比較也許會有不同的表現。