Linux课件第10章幻灯片.pptVIP

第10章 嵌入式操作系统简介 主要内容 嵌入式系统概述 嵌入式操作系统概述 嵌入式操作系统实时内核与实现 嵌入式操作系统实例介绍——?CLinux 10.1 嵌入式系统概述 嵌入式系统与通用计算机系统的异同 特 征 嵌入式系统 通用计算机系统 外观 独特，面向应用，各不相同 具有台式机、笔记本等标准外观 组成 面向应用的嵌入式微处理器，总线和外部接口多集成在处理器内部。软件与硬件紧密集成在一起 通用处理器、标准总线和外设。软件和硬件相对独立安装卸载 运行方式 基于固定硬件，自动运行，不可修改 用户可以任意选择运行或修改生成后再运行 开发平台 采用交叉开发方式，开发平台一般采用通用计算机 开发平台是通用计算机 二次开发性 一般不能再做编程开发 应用程序可重新编制 应用程序 固定。应用软件与操作系统整合一体，在系统中运行 多种多样，与操作系统相互独立 嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 10.2 嵌入式操作系统概述10.2.1 嵌入式软件系统的体系结构 10.2.2 嵌入式操作系统 从原理上说，嵌入式操作系统仍旧是一种操作系统，因此它同样具有操作系统在进程管理、存储管理、设备管理、处理器管理和输入/输出管理等方面的基本功能。 大致经历了以下几个阶段： （1）无操作系统阶段 （2）简单操作系统阶段 （3）实时操作系统阶段 （4）面向Internet的阶段 10.3 实时内核及其实现10.3.1 任务管理与调度 1．任务: 每个任务是一个独立的执行线程 ，可以与其他的并发任务竞争处理器时间。 2．任务管理:可以通过创建、删除、挂起、解挂、设置优先级等操作对任务进行管理 3．任务的调度算法:多采用基于静态优先级的可抢占式调度，任务优先级是在运行前通过某种策略静态分配好的，一旦有优先级更高的任务就绪，就马上进行调度。 4．任务的构建模型:采用单进程/多线程模型，或简单地称为任务模型 5．任务的组成:代码、数据 、堆栈 6．任务的属性：与任务相关的参数就是任务的属性，包括任务的优先级（Priority）、任务的周期（Period）、任务的计算时间（Computation Time）、任务的就绪时间（Ready Time），任务的截止时间（Deadline）。 10.3.2 中断和时间管理 1．中断 2．时间管理模块 任务的执行时间、任务的挂起时间、时钟节拍等与时间相关联的数据是控制实时系统的关键参数，必须有一个明确的管理方式。 3．中断管理功能 4．时间管理功能 10.3.3 任务间同步、互斥与通信及其实现 嵌入式系统中使用任务间原语实现任务的同步和通信。 1．信号量 操作系统对信号量提供初始化、等待信号量、发送信号量等操作 2．事件 是指一种表明预先定义的系统事件已经发生的机制。一个事件就是一个标志；每个事件由在事件集变量中的某一位表示。 3．消息 消息是传递信息的媒介。任务间的通信方式可分为直接通信和间接通信 4．管道 提供非结构化数据交换和实现任务间同步的内核对象 5．异步信号 信号是当某事件发生时产生的一个软件中断，它将信号接收者从其正常执行路径转到相关的异步处理子程序。 信号的种类及其编号依赖于系统 对异步信号的主要操作包括：安装异步信号处理例程，发送异步信号到任务。 6．共享内存 实现任务间通信最常用的方法是使用共享数据结构，尤其是当所有任务都在同一地址空间的条件下。 7．任务间的耦合度 在嵌入式多任务系统中，任务间的耦合程度是不一样的。 8．任务优先级反转 即高优先级任务需要等待低优先级任务释放资源。 10.3.4 内存管理和I/O管理 1．内存管理 对内存管理的普遍要求是最小的碎片、最小的管理负载和确定的分配时间。 通常不采用虚拟存储管理，而采用静态内存分配和动态内存分配 （1）嵌入式实时操作系统在内存管理方面需要考虑如下因素： ① 内存管理方式应简捷。 ② 在嵌入式实时操作系统中一般不使用虚拟存储技术 ③ 内存保护可以采用平面内存模式，即不保护方式。 （2）内存管理机制可分为静态分配和动态分配两种模式 （3）常用的嵌入式内存管理方式有定长存储区和可变长存储区两种 （4）内存保护可通过硬件提供的MMU（Memory Managem