Chap7_嵌入式操作系統(tǒng)初步簡介

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1、—嵌入式操作系統(tǒng)2006年5月12日嵌入式系統(tǒng)主要內(nèi)容嵌入式操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)微內(nèi)核與單內(nèi)核嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)展近十年來，嵌入式操作系統(tǒng)得到飛速的發(fā)展從支持8位微處理器到16位、32位甚至64位微處理器；從支持單一品種的微處理器芯片到支持多品種微處理器芯片；從只有內(nèi)核到除了內(nèi)核外還提供其他功能模塊，如文件系統(tǒng)，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，窗口圖形系統(tǒng)等。嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀適應(yīng)不同的嵌入式硬件平臺，具有可移植、可伸縮能力。采用的主要技術(shù)：編程語言普遍采用高級語言實現(xiàn)，主要以C語言為主。體系結(jié)構(gòu)采用分層和模塊化結(jié)構(gòu)或微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀（續(xù)）分層和模塊化結(jié)構(gòu)，將操作系

2、統(tǒng)分為：硬件無關(guān)層硬件抽象層硬件相關(guān)層每層再劃分功能模塊移植工作集中在硬件相關(guān)層，與其余兩層無關(guān)功能的伸縮集中在模塊上，從而確保了系統(tǒng)具有良好的可移植性和可伸縮性。嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀（續(xù)）功能復(fù)雜，具有可剪裁、可配置的能力采用的主要技術(shù)：可剪裁技術(shù)。操作系統(tǒng)以內(nèi)核為中心，包括很多獨立的功能組件如文件、網(wǎng)絡(luò)等。除內(nèi)核外其他組件的選擇任意搭配，由應(yīng)用決定?？膳渲眉夹g(shù)。每個功能組件都可以根據(jù)應(yīng)用的要求進(jìn)行配置，比如最大任務(wù)數(shù)、內(nèi)存地址、堆棧大小、系統(tǒng)任務(wù)的優(yōu)先級、緩沖區(qū)大小及文件數(shù)等。嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀（續(xù)）良好的實時性:時間確定性是嵌入式實時操作系統(tǒng)必備的特點，特別對于強(qiáng)

3、實時嵌入式系統(tǒng)而言尤為重要。采用的主要技術(shù)：采用實時調(diào)度算法。主要采用靜態(tài)優(yōu)先級的可搶占式調(diào)度、比率單調(diào)算法等。采用內(nèi)存靜態(tài)分配策略和零拷貝技術(shù)保證確定性。內(nèi)存管理不采用虛存管理機(jī)制采用優(yōu)先級繼承和優(yōu)先級天花板兩種技術(shù)解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)（倒置）問題嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀（續(xù)）可靠性和高可用采用的主要技術(shù)：利用存儲管理單元（MMU）、用戶態(tài)和核心態(tài)機(jī)制，實現(xiàn)操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序的隔離，以及應(yīng)用程序和應(yīng)用程序之間的隔離，以防止應(yīng)用程序破壞操作系統(tǒng)的代碼、數(shù)據(jù)。嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢體系結(jié)構(gòu)向微內(nèi)核方向發(fā)展可伸縮、可移植、可剪裁、可配置行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)：多種操作系統(tǒng)平臺，應(yīng)用決定操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4、緊湊、功能強(qiáng)大高可用（HighAvailable）、高可靠（HighReliable）、支持多處理器和分布式計算可動態(tài)加載和升級軟件與開發(fā)工具有機(jī)的結(jié)合起來行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)性嵌入式軟硬件平臺嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心的系統(tǒng)，不會象PC一樣只有一種平臺吸取PC的成功經(jīng)驗，形成不同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)具有開放、設(shè)計技術(shù)共享、軟硬件重用、構(gòu)件兼容、維護(hù)方便和合作生產(chǎn)的特點，是增強(qiáng)行業(yè)性產(chǎn)品競爭能力的有效手段。嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)常常有實時要求早期:嵌入式操作系統(tǒng)=實時操作系統(tǒng)近期:1)手持計算機(jī)和掌上計算機(jī)的出現(xiàn);2)CPU速度的提高;3)常規(guī)操作系統(tǒng)增加實時進(jìn)程調(diào)度的支持

5、,如POSIX.4?嵌入式操作系統(tǒng)<>實時操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)許多嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核是微內(nèi)核結(jié)構(gòu)許多嵌入式操作系統(tǒng)都不帶磁盤根本不支持文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上為了設(shè)備驅(qū)動而支持文件系統(tǒng)，但不支持文件系統(tǒng)的文件存儲功能嵌入式操作系統(tǒng)許多嵌入式操作系統(tǒng)不采用存儲管理技術(shù),即不支持虛擬存儲技術(shù)許多嵌入式操作系統(tǒng)不劃分“系統(tǒng)空間”和“用戶空間”操作系統(tǒng)的“內(nèi)核”與外圍應(yīng)用程序之間不再有物理的邊界;系統(tǒng)中所謂“進(jìn)程”實際上全都是內(nèi)核線程靜態(tài)連接、系統(tǒng)調(diào)用、進(jìn)程調(diào)度/切換嵌入式操作系統(tǒng)對任何一個應(yīng)用程序做細(xì)微的修改，都得重新生成整個系統(tǒng)，并且“下載”之；系統(tǒng)調(diào)用的界面太龐大；共享變量的訪問，需

6、要謹(jǐn)慎對待；把通用操作系統(tǒng)上的應(yīng)用移植過來需考慮“可重入”的問題；嵌入式操作系統(tǒng)不分系統(tǒng)空間和用戶空間<>必須靜態(tài)連接如DOS、CP/M的INT21不分系統(tǒng)空間和用戶空間<>不能用頁面映射技術(shù)但只用于不同進(jìn)程之間，而非不同空間之間即使采用了存儲管理，基本上都不采用頁面交換技術(shù)重啟動技術(shù)（watchdog）RTOS是否實時一方面是多大程度上充分發(fā)揮硬件潛力，即綜合速度快慢的問題；另一方面同時也是反映速度在多大的程度上得到保證的問題中斷延遲（InterruptLatency）中斷不可嵌套LINUX的BottomHalf中斷可嵌套：優(yōu)先級中斷大多微處理器不支持；LINUX不支持；U

7、NIX支持與指令集有關(guān)DMA操作有關(guān)保證系統(tǒng)調(diào)用的原子性有關(guān)調(diào)度延遲（SchedulingLatency）中斷處理程序進(jìn)程處理一般調(diào)度算法（RoundRobin）不能及時選中基于優(yōu)先級調(diào)度算法，一般能及時選中如果目標(biāo)進(jìn)程優(yōu)先級低呢？可剝奪調(diào)度和不可剝奪調(diào)度LINUX是屬于什么調(diào)度？Linux既不是完全的可剝奪，也不是完全的不可剝奪上下文切換延遲（ContextSwitchLatency）大小取決于CPU和操作系統(tǒng)采用MMU>不采用MMU只要發(fā)生調(diào)度，就能選中目標(biāo)進(jìn)程嗎？根據(jù)時間片的耗用調(diào)整優(yōu)先級拉開距離