嵌入式实时操作系统的基本概念

1.计算机操作系统概念

 

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

 

 

 

   计算机软件
操作系统在计算机中的地位

一个完整的操作系统是由硬件及软件两部分组成的。操作系统层是最靠近硬件层的软件层，主要完成计算机硬件资源的调度和分配、信息的存储和保护以及并发活动的协调和控制等许多工作。

2.操作系统的作用及功能

（1）作用：应用程序设计人员不必关心硬件如何工作，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。

 (2 ) 功能：对计算机资源进行管理。

  

      1.处理器的管理：对中断的管理；对处理器的工作进行调度。

      

 

       2.存储的管理：存储器的管理。

 

 

       3.设备的管理。

 

 

       4.文件的管理

 

 

       5.网络和通信的管理

 

 

       6.提供用户接口。

1.2嵌入式系统和嵌入式操作系统

 1.嵌入式系统：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。三个基本要素是：嵌入性，专用性以及计算机系统。

 2. 嵌入式系统的特点： 1.专用性强：面向某个特定应用

                         2.可裁剪性好。

                         3.实时性与可靠性好

4.功耗低：嵌入式系统中的软件一般不是存储于磁盘等载体中，而都固化在存储芯片或单片系统的存储器之中。                                                  

3.嵌入式操作系统：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。

4.嵌入式操作系统的主要特点：  (1).微型化

                                                    (2).可裁剪性

                                                    (3).实时性

                                                    (4).高可靠性

                                                    (5).易移植性：为了适应多种多样的硬件平台，可在不做大量修改的情况下稳定地运行于不同的平台。

5.嵌入式系统的软件一般只有操作系统和应用软件两个层次，嵌入式操作系统在嵌入系统

中的地位如下：

嵌入式操作系统的应用软件

嵌入式操作系统

嵌入式系统硬件

6.按对外部事件的响应能力来看，嵌入式操作系统有实时操作系统和分时操作系统两类。

对于实时操作系统：如果操作系统能使计算机系统及时响应外部事件的请求，并能及时控

  控制所有实时设备与实时任务协调运行，且能在一个规定的时间内完成对时间的处理。

  对实时操作系统的两个基本要求：逻辑功能正确，时间正确。

  按时间的正确度来分:软实时和硬实时。如果要求系统必须在极严格的时间内完成实时任务，那么这样的系统叫做硬实时操作系统。应用：航海发现礁石的声纳。而若要求系统完成实时任务的截止时间要求不是那么严格，这种系统为软实时系统。对计算超时有一定的容忍度。

  对于分时操作系统：操作系统按管理的任务数把CPU分成若干个时间片，将每个时间片分配给一个任务，CPU按时间片轮流执行这些任务。

  对于实时操作系统，在接受输入后要尽可能的输出结果，并应使应用程序设计者在应用程序设计时，就能预先准确地确定完成任务完成所使用的最大时间。

  为此：实时操作系统应满足以下三个条件：

      1.实时操作系统必须是多任务系统。

       2.任务的切换时间应与系统中的任务数无关。

       3.中断延时的时间可预知并尽可能短。

     

 嵌入式实时操作系统都是多任务系统；运用的是可剥夺型内核；并且要求调度器进行任务切换运行的时间是固定的；缩短中断延时。

7.嵌入式系统的任务及嵌入式实时操作系统

（1）嵌入式操作系统任务固定，所以在一般情况下，任务是无限循环结构。

(2)嵌入式实时操作系统：目前，嵌入式操作系统以提供“微内核”为主，窗口系统界面，文件管理模块，通信协议等由开发人员外购或自行设计。大多数操作系统主要提供三项服务来辅助应用程序设计人员：

内存管理：动态内存的管理。使用完立即释放，内存可重复利用。

多任务管理

外围资源管理

1.3嵌入式实时操作系统UC/OS-II简介

商用，用C语言和汇编语言编写的

UC/OS-II的体系结构如下图所示：

1.4小结

(1)计算机操作系统是计算机硬件的一个软件包装，他为应用程序设计人员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管理的，所以也是计算机系统资源的管理者。

(2)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，为嵌入式计算机系统。

(3)实时操作系统必须是多任务系统，任务的切换时间固定，中断时间尽可能短并可预知。