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嵌入式操作系统应用 mCOS-II 嵌入式操作系统应用 嵌入式系统软件层次 操作系统的分类 嵌入式实时操作系统 多任务，任务优先级，调度 非占先式与占先式、可重入型函数 嵌入式操作系统基本概念 ----嵌入式系统软件层次 嵌入式操作系统基本概念----嵌入式系统软件层次 嵌入式操作系统基本概念 — 操作系统的分类 顺序执行系统：系统内只含有一个程序，独占CPU的运行时间，按语句顺序执行该程序，直至执行完毕，另一程序才能启动运行。如DOS操作系统。 分时操作系统：系统内同时可以有多个程序运行，把CPU的时间分按顺序分成若干片，每个时间片内执行不同的程序。如UNIX 实时操作系统：系统内有多个程序运行，每个程序有不同的优先级，只有最高优先级的任务才能占有CPU的控制权。 嵌入式操作系统基本概念 — 操作系统的分类 具有强实时特点的嵌入式操作系统 具有弱实特点的嵌入式操作系统 没有实时特点的嵌入式操作系统 嵌入式操作系统基本概念 — 操作系统的分类 循环轮询系统：（Polling Loop） 最简单的软件结构是循环轮询，程序依次检查系统的每一个输入条件，一旦条件成立就进行相应的处理。 嵌入式操作系统基本概念 — 操作系统的分类 事件驱动系统：（Event-Driven system） 事件驱动系统是能对外部事件直接响应的系统。它包括前后台、实时多任务、多处理器等，是嵌入式实时系统的主要形式。 应用程序是一个无限的循环，循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为（background）。中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行为（foreground)。 后台也可以叫做任务级，前台也叫中断级。 嵌入式操作系统基本概念 — 操作系统的分类 嵌入式操作系统基本概念 —嵌入式实时操作系统 嵌入式操作系统基本概念 —嵌入式实时操作系统 一个任务，也称作一个线程，是一个简单的运行程序。每个任务都是整个应用的某一部分，每个任务被赋予一定的优先级， 有它自己的一套CPU寄存器和自己的栈空间。 多任务运行的实现实际上是靠CPU（中央处理单元）在许多任务之间转换、调度。 CPU只有一个，轮番服务于一系列任务中的某一个。多任务运行使CPU的利用率得到最大的发挥，并使应用程序模块化。 在实际应用中，多任务的最大特点是，开发人员可以将很复杂的应用程序层次化。 嵌入式操作系统基本概念 —嵌入式实时操作系统 嵌入式操作系统基本概念 —嵌入式实时操作系统 程序进行时可使用的软硬件环境称为资源，可能被2个以上任务同时访问的共享资源称为临界资源。 任何任务所占用的实体都可称为资源。资源可以是输入输出设备，例如打印机、键盘、显示器，资源也可以是一个变量、一个结构或一个数组等。 嵌入式操作系统基本概念 —嵌入式实时操作系统 实时系统是面向具体应用，对外来事件在限定时间内能做出反应的系统。限定时间的范围很广可以从微秒级（如信号处理）到分钟级（如联机查询系统）。 在实时系统中主要有三个指标来衡量系统的实时性，即响应时间（Response Time）、生存时间（Survival Time）、吞吐量（Throughput）。 响应时间（Response Time）：是计算机识别一个外部事件到作出响应的时间，在控制应用中它是最重要的指标，如果事件不能及时的处理，系统可能就会崩溃。 生存时间（Survival Time）：是数据有效等待时间，在这段时间里数据是有效的。 吞吐量（Throughput）：是在一给定时间内（秒），系统可以处理的事件总数。例如通讯控制器用每秒钟处理的字符数来表示吞吐量，吞吐量是平均响应时间的倒数。 嵌入式操作系统基本概念 —多任务，任务优先级，调度 多任务系统中，内核负责管理各个任务，或者说为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的通信。 内核提供的基本服务是任务切换。内核本身也增加了应用程序的额外负荷，代码空间增加ROM用量，内核本身的数据结构增加了RAM的用量。内核本身对CPU的占用时间一般在2到5个百分点之间。 嵌入式操作系统基本概念 — 多任务，任务优先级，调度 这是操作系统的主要职责之一，它决定该轮到哪个任务运行了。 往往调度是基于优先级的，根据其重要不同被赋予任务不同的优先级。 CPU总是让处在就绪态的优先级最高的任务先运行。 何时让高优先级任务掌握CPU的使用权，有两种不同的情况，这要看用的是什么类型的内核，是非占先式的还是占先式的内核。 嵌入式操作系统基本概念 —多任务，任务优先级，调度 每个任务都有其优先级（priority），静态优先级和动态优先级。 应用程序执行过程中诸任务优先级不变，则称之为静态优先级。在静态优先级系统中，诸任务以及它们的时间约束在程序编译时是已知的。 应用程序执行