Linux基础知识

 

      Linux是一个典型的宏内核(一体化内核)结构。

      进程管理的系统调用包括进程的创建，调度，中止，等待等。

      Linux支持内存管理控制器MMU，使用虚拟内存管理机制。虚拟内存管理系统调用包括：内存分配，内存回收请求分页和交换页等。

      由于Linux使用了虚拟文件管理系统VFS，从而使它能够支持不同的文件系统。文件管理系统允许用户进程通过一组通用的系统调用(例如open,close,read,write,chmod等)对不同文件系统中的文件进行访问。

 

实现实时Linux的思路

A）           提高时钟精度，解决中断和调度延时问题；

B）            解决在Linux内核不允许调度的问题；

C）           提供对于实时多媒体应用的支持，包括引入新颖的调度算法(网络包调度，进程调度和磁盘调度)；

D）           引入新颖的调度框架以及资源管理思想，以更好地支持网络系统中的QoS要求

 

uCLinux

 

uCLinux是一种由Linux 2.0 内核发展而来的嵌入式Linux版本，是专为没有MMU的微处理器(如ARM7TDMI)等设计的嵌入式Linux操作系统。

      uCLinux与Linux基本相同，不同的只是对Linux的内存管理和进程管理部分进行了修改，以满足无MMU处理器的要求，因为目前大多数嵌入式系统不需要MMU，或者说无法使用MMU。

      uCLinux系统多采用romfs文件系统，它是一种相对简单，占用空间较少的文件系统。随着技术的发展，近年来日志文件系统在uCLinux系统上得到较多的应用，其中以支持NOR FLASH的JFFS，JFFS2文件系统和支持NAND FLASH的YAFFS最为流行。这些文件系统都支持掉电文件保护，同时支持标准的MTD驱动。

      从目标系统开发者的角度来看，创建子进程的函数vfork()是uCLinux与标准Linux应用程序之间最重要的不同之处，只有对vfork()与fork()两个函数的差异有了详细的了解，才能顺利地完成从Linux到uCLinux的程序移植。

uCLinux并不是为了Linux的实时性提出的，因此uCLinux对实时应用的支持方面并不好。

 

Linux中的C语言和汇编语言

 

      在Linux内核中使用的C语言与通常的有所不同，它的编译器为gcc，该编译器是一个C/C++编译器，所以Linux在C语言中使用了很多C++的技术。例如用了修饰字inline，使被修饰的函数成为了内联函数；另外，在定义一个结构类型的对象时，不像普通C语言那样只使用结构名，而是在结构名面前还要有关键字struct。

      总之，在阅读Linux代码时会碰到一些与普通C语言不同的语法格式，这时最好查看Linux手册。

 

Linux中的汇编语言

 

      通常见到的或使用的是Intel格式的汇编语言，而gcc采用的是AT&T的汇编格式语言。

A）           寄存器命名原则。在AT&T汇编指令中，在寄存器命称前面要带有前缀%，例如%eax

B）            源/目的操作数顺序。在AT&T汇编语言数据传输指令中，数据的传递方向相反。例如：Intel指令“mov ebx, eax”在AT&T中为“movl  %ebx, %eax”

C）           常数/立即数的格式。在AT&T指令中的常数要带有前缀$,例如“movl  %_value, %eax”;而在Intel中则为“mov  eax，_value”。这两条指令的功能均为把_value放入eax寄存器。

D）           操作数长度标识。在AT&T的数据传输指令助记符中带有表明数据长度的后缀：字符l表示长整型(32位)数据；字符w表示字(16位)；字符b表示字节(8位)，例如：“movw  %ax，%bx”

E）            寄存器间接寻址。在使用寄存器间接寻址方式时，在AT&T指令中使用”()”，而不像Intel汇编那样使用”[]”，例如“（%eax）”。

F）            变址寻址。在使用变址寻址方式时，AT&T与Intel的区别如下：

AT&T：      _variable(%eax)

Intel：       [eax + _variable]

AT&T：       _array(,%eax,4)

Intel：       [eax*4 + _array]

AT&T：       _array(%ebx,%eax,8)

Intel：         [ebx + eax*8 + _array]

 

嵌入C代码中的行汇编

 

           在行内汇编方面比较简单，一般的格式是asm(“statements”).例如：

      asm(“nop”);asm(“cli”);

      asm与_asm_是完全一样的。如果有多行汇编，则每一行都要交上”/n/t”。例如：

      asm(“pushl  %eax/n/t”

“movl  $0， %eax/n/t”

“popl  %eax”);

实际上，gcc在处理汇编时，要把asm(…)的内容“打印”到汇编文件中，所以格式控制字符是必要的。再如：

           asm(“movl      % eax, %ebx”);

           asm(“xorl         % ebx, %edx”);

           asm(“movl $0, _booga”);

      在上例中，由于在行内汇编中改变了edx和ebx的值，但因为gcc的特殊处理办法，即先形成汇编文件，再交给GAS去汇编，所以GAS并不知道已经改变了edx和ebx的值；如果程序的上下文需要edx或ebx作暂存，这样就会引起严重的后果。为了解决这个问题，就要用到扩展的行内汇编语法。

     

      嵌入C语言代码中的扩展行内汇编

 

           扩展的行内汇编类似于Watcom，其基本格式如下：

           asm(“statements”: output_regs:input_regs:clobbered_regs);

           clobbered_regs指的是被改变的寄存器。