嵌入式实时操作系统ucos/ii 原理与应用（一）

第一章          嵌入式实时操作系统的基本概念

 

大纲

计算机操作系统的基本概念

嵌入式操作系统的基本概念

实时操作系统的基本概念

 

1.1计算机操作系统

计算机，一种功能强大的数字运算装置，由中央处理器，存储器，接口及外部设备等构成。

在计算机系统中，操作系统负责对计算机系统的几类主要资源，如处理器，存储器，输入输出设备，数据文档资源，用户作业等进行管理，并向计算机用户提供若干服务。

 

计算机的操作系统，硬件与应用程序之间关系图：

 

应用软件 Microsoft Word  Photoshop ….ACDSee

系统软件 编译程序，汇编程序，编辑程序，…数据库

操作系统 Windows Linux …Solars

计算机硬件系统

 

计算机系统：

                硬件

                                               

发挥和扩充                    物质基础

硬件功能                               

 

                软件

 

1.1.2操作系统的作用和功能

作用：

从应用程序设计人员的角度：操作系统是计算机硬件系统与应用程序之间的接口。

从应用程序的角度：操作系统为应用程序提供了一个界面友好，性能稳定，安全，效率高，操作方便的虚拟计算机。

 

功能：

对计算机资源进行管理

 

l  处理器的管理：1.对中断的管理 2.对处理器的工作进行调度

l  存储的管理：合理地分配和使用存储器资源

l  设备的管理：管理外设，提供外设的驱动程序

l  文件的管理

l  网络和通信的管理：网上资源管理，网络通信，故障管理，安全管理及性能管理

l  提供用户接口

 

1.2 嵌入式系统和嵌入式操作系统

 

1.2.1 嵌入式系统的基本概念

1.定义：嵌入式系统是对对象进行自动控制而使其具有智能化并可嵌入对象体系中的专用计算机系统。

三要素：嵌入性 专用性 计算机系统

对象系统：嵌入式系统的宿主对象系统

 

2.嵌入式系统的特点：

构成：集软硬件于一体的，可独立工作的计算机系统

外观：一个可编程的电子器件

功能：对宿主对象进行控制，使其具有智能的控制器

 

嵌入式计算机系统与通用型计算机系统相比的特点：

l  专用性强

l  可裁剪性好

l  实时性与可靠性好

l  功耗低

 

1.2.2嵌入式操作系统

1. 嵌入式操作系统

定义：运行在嵌入式硬件平台上，对整个系统及其所操作的部件，装置等资源进行统一协调，指挥和控制的系统软件就叫做嵌入式操作系统。

 

特点：微型化  可裁剪性  实时性  高可靠性  易移植性

 

分类: 按应用范围分：通用型嵌入式操作系统 WindowsCE VxWorks uCLinux uCOS

专用型嵌入式操作系统 SymbianPlam OS

 

     按对外部事件的响应能力来分：实时操作系统

                                  分时操作系统

2.实时操作系统

定义：能使计算机系统及时响应外部事件的请求，并能及时控制所有实时设备与实时任务协调运行，并能在一个规定的时间内完成对事件的处理的一种操作系统。

 

基本要求：1.逻辑或功能正确（实时系统的计算必须产生正确的计算）

         2.时间正确

分类：(按时间正确程度分)

     硬实时：系统必须在极严格的时间内完成实时任务

     软实时：对任务截止时间不是十分严格

 

3.需满足的条件：（为达到接收输入后要尽可能快的计算出结果，能预先准确的确定完成任务所需要的最长时间）

l  多任务系统

l  任务的切换时间应与系统中的任务数无关

l  中断延时的时间可预知并尽可能短

4.嵌入式系统的任务及嵌入式实时操作系统

（1）.嵌入式系统的任务——无限循环结构

嵌入式实时操作系统——用于嵌入式系统，对系统资源和多个任务进行管理，且具有高可靠性，良好可剪裁性等优良性能的，为应用程序提供运行平台和实施服务的微型系统软件叫做嵌入式实时操作系统。

主要提供服务：

内存管理多任务管理 外围资源管理

 

小结

l  计算机操作系统是计算机硬件的一个软件包装，它为应用程序设计提供了一个更便于使用的虚拟计算机，又由于计算机的硬件系统及其他供应用程序使用的资源是靠计算机操作系统来管理的，所以它也可以看作是计算机资源的管理者。

l  嵌入到对象体系中，为实现对象体系智能化控制的计算机系统，称作嵌入式计算机系统。

l  实时操作系统必须是多任务系统，系统的切换时间应与系统中任务数无关，并且中断延时的时间应该可预知并尽可能的短。