第一章实时操作系统基础

一. 操作系统基本功能

1. 任务管理
2. CPU管理
3. 内存管理
4. 文件管理
5. I/O设备管理

二. 实时操作系统的基本特征

1. 实时操作系统首先是多任务操作系统
2. 多级中断机制
3. 优先级调度机制

三. 任务状态

1. 睡眠状态

任务已经被装入内存了，可是并没有准备好运行。睡眠状态的任务是不会得到运行的，操作系统也不会给其设置为运行而准备的数据结构。

2. 就绪态

当操作系统创建一个任务后，任务就进入就绪态（任务也可以从其他状态转到就绪态）。处于就绪态的任务，操作系统已经为其运行配置好了任务控制块等数据结构，当没有比其优先级更高的任务，或比其优先级更高的任务处于阻塞态的时候，就能被操作系统调度而进入运行态。从就绪态到运行态，操作系统是调用任务切换函数完成的。

3. 运行态

运行态是任务真正占有CPU得到运行。处于运行态的任务如果运行完成，就会转为睡眠态。如果有更高优先级的任务抢占了CPU，就会转到就绪态。如果因为等待某一事件，例如等待1秒的时间，需要暂时放弃CPU的使用权而让其他任务得以运行，就进入了阻塞态。当由于中断的到来而使CPU进入中断服务程序（ISR），必然使正在运行的任务放弃CPU而转入中断服务程序，这时被中断的程序就被挂起而进入挂起态。

4. 阻塞态

阻塞对于操作系统的调度、任务的协调运行是非常重要的。当任务在等待某些还没有被释放的资源或等待一定的时间的时候，要阻塞起来，等到条件满足的时候再重新回到就绪态，又能被操作系统调度以进入运行态，这是实时操作系统必须要实现的功能之一。

5. 挂起态

当任务在运行时，因为中断的发生，被剥夺CPU的使用权而进入挂起态。在中断返回的时候，若该任务还是最高优先级的，则恢复运行，如果不是这样，只能回到就绪态。

四. 可重入函数和不可重入函数

可重入函数主要用于多任务环境中，一个可重入的函数简单来说就是可以被中断的函数，也就是说，可以在这个函数执行的任何时刻中断它，转入OS调度下去执行另外一段代码，而返回控制时不会出现什么错误；而不可重入的函数由于使用了一些系统资源，比如全局变量，中断向量表等，所以它如果被中断的话，可能会出现问题，这类函数是不能运行在多任务环境下的。
可重入函数也可以这样理解，重入即表示重复进入，首先它意味着这个函数可以被中断，其次意味着它除了使用自己栈上的变量以外不依赖于任何环境（包括static），这样的函数就是可重入，可以允许有多个该函数的副本在运行，由于它们使用的是分离的栈，所以不会互相干扰。如果确实需要访问全局变量（包括static），一定要注意实施互斥手段。可重入函数在并行运行环境中非常重要，但是一般要为访问全局变量付出一些性能代价。

五. 不可剥夺型内核和可剥夺型内核

不可剥夺型内核的含义是：任务一旦获得了CPU的使用权得到运行，如果不降自己阻塞，将一直运行，而不管是否有更紧迫的任务（优先级更高的任务）在等待（高优先级的任务已经进入就绪态）。如果发生了中断，中断服务程序运行完毕后也要返回到原任务运行。
可剥夺型的内核采用抢占式的调度策略，最高优先级的任务一旦就绪，就能获得CPU的控制权而得以运行，而不管当前运行的任务运行到什么状态，总是让优先级最高的任务运行，直到其阻塞或完成。