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—嵌入式操作系统
2006年5月12日
嵌入式系统
主要内容
嵌入式操作系统
实时操作系统
微内核与单内核
嵌入式操作系统发展
近十年来,嵌入式操作系统得到飞速的发展
从支持8位微处理器到16位、32位甚至64位微处理器;
从支持单一品种的微处理器芯片到支持多品种微处理器芯片;
从只有内核到除了内核外还提供其他功能模块,如文件系统,TCP/IP网络系统,窗口图形系统等。
嵌入式操作系统技术现状
适应不同的嵌入式硬件平台,具有可移植、可伸缩能力。
采用的主要技术:
编程语言普遍采用高级语言实现,主要以C语言为主。
体系结构采用分层和模块化结构或微内核结构。
嵌入式操作系统技术现状(续)
分层和模块化结构,将操作系统分为:
硬件无关层
硬件抽象层
硬件相关层
每层再划分功能模块
移植工作集中在硬件相关层,与其余两层无关
功能的伸缩集中在模块上,从而确保了系统具有良好的可移植性和可伸缩性。
嵌入式操作系统技术现状(续)
功能复杂,具有可剪裁、可配置的能力
采用的主要技术:
可剪裁技术。操作系统以内核为中心,包括很多独立的功能组件如文件、网络等。除内核外其他组件的选择任意搭配,由应用决定。
可配置技术。每个功能组件都可以根据应用的要求进行配置,比如最大任务数、内存地址、堆栈大小、系统任务的优先级、缓冲区大小及文件数等。
嵌入式操作系统技术现状(续)
良好的实时性:时间确定性是嵌入式实时操作系统必备的特点,特别对于强实时嵌入式系统而言尤为重要。
采用的主要技术:
采用实时调度算法。主要采用静态优先级的可抢占式调度、比率单调算法等。
采用内存静态分配策略和零拷贝技术保证确定性。
内存管理不采用虚存管理机制
采用优先级继承和优先级天花板两种技术解决优先级反转(倒置)问题
嵌入式操作系统技术现状(续)
可靠性和高可用
采用的主要技术:
利用存储管理单元(MMU)、用户态和核心态机制,实现操作系统与应用程序的隔离,以及应用程序和应用程序之间的隔离,以防止应用程序破坏操作系统的代码、数据。
嵌入式操作系统的发展趋势
体系结构向微内核方向发展
可伸缩、可移植、可剪裁、可配置
行业的标准:多种操作系统平台,应用决定操作系统
结构紧凑、功能强大
高可用(High Available)、高可靠(High Reliable )、支持多处理器和分布式计算
可动态加载和升级软件
与开发工具有机的结合起来
行业标准
行业性嵌入式软硬件平台
嵌入式系统是以应用为中心的系统,不会象PC一样只有一种平台
吸取PC的成功经验,形成不同行业的标准。
统一的行业标准具有开放、设计技术共享、软硬件重用、构件兼容、维护方便和合作生产的特点,是增强行业性产品竞争能力的有效手段。