嵌入式操作系统 内核
嵌入式linux操作系统原理与应用
嵌入式Linux操作系统是一种针对嵌入式设备设计和优化的Linux操作系统。
它在嵌入式系统中发挥着关键作用，为嵌入式设备提供了丰富的功能和灵活性。
以下是嵌入式Linux操作系统的原理和应用方面的概述：嵌入式Linux操作系统原理：内核：嵌入式Linux操作系统的核心是Linux内核，它提供了操作系统的基本功能，包括处理器管理、内存管理、设备驱动程序、文件系统和网络协议栈等。
裁剪：为了适应嵌入式设备的资源限制，嵌入式Linux操作系统通常经过裁剪和优化，只选择必要的功能和驱动程序，以减小内存占用和存储空间，并提高性能和响应速度。
交叉编译：由于嵌入式设备通常具有不同的硬件架构和处理器，所以嵌入式Linux操作系统需要通过交叉编译来生成适用于目标设备的可执行文件和库。
设备驱动：嵌入式Linux操作系统需要适配各种硬件设备，因此需要编写和集成相应的设备驱动程序，以使操作系统能够正确地与硬件进行通信和交互。
嵌入式Linux操作系统应用：嵌入式设备：嵌入式Linux操作系统广泛应用于各种嵌入式设备，如智能手机、平板电脑、家用电器、工业控制系统、车载设备等。
物联网（IoT）：随着物联网的快速发展，嵌入式Linux操作系统被广泛应用于连接的嵌入式设备，用于数据采集、通信、远程控制和智能化管理。
嵌入式开发板：嵌入式Linux操作系统在开发板上提供了丰富的开发环境和工具链，用于嵌入式软件开发和调试。
自定义嵌入式系统：开发者可以基于嵌入式Linux操作系统构建自定义的嵌入式系统，根据特定需求进行定制和开发，实现各种功能和应用。
嵌入式Linux操作系统的原理和应用非常广泛，它为嵌入式设备提供了灵活性、可定制性和强大的功能支持，使得开发者能够构建高度定制化和功能丰富的嵌入式系统。
51—TinyOS51嵌入式操作系统微小内核
与中止函数about()和退出函数exit()相比，初看 起来，goto语句处理异常更可行，但是，goto语句 只能在函数内部跳转，即不能从一个函数直接跳转 到另一个函数。
为此，标准C函数库提供了setjmp()和longjmp() 函数，setjmp()函数相当于非局部标号，longjmp() 函数相当于goto的作用，从而解决了从一个函数直 接跳转到另一个函数的问题，即非局部跳转。头文 件<setjmp.h>申明了这些函数及同时所需的jmp_buf 数据类型。
如下图所示：
8
第5章 TinyOS51嵌入式操作系统 时间轮询调度为每个任务提供同份额的cpu执行
时间。由于纯粹的时间轮询调度不能满足实时性系统 要求，取而代之的是基于优先级抢占式调度扩充时间 轮询调度，即对同样优先级的任务使用时间片获得相 等的cpu分配时间，不同优先级的具有抢占权。
9
第5章 TinyOS51嵌入式操作系统
就绪状态 ；运行状态； 阻塞状态
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第5章 TinyOS51嵌入式操作系统
就绪状态：当一个任务创立并准备运行时，内核将其放入 就绪状态。但不能运行，因为有一个更高优先级的任务在 执行，内核调度器根据优先级决定哪个任务先迁移到运行 状态，但处于就绪状态的任务不能直接迁移到阻塞状态。
运行状态：操作系统可让处于运行状态的低优先级任务暂 停运行，转而执行另一个处于就绪状态的高优先级任务， 这样正运行的任务就从运行状态迁移到了就绪状态。
SP
变化。
addr15~addr8
addr7~addr0
图 5.7
上下文信息 23
第5章 TinyOS51嵌入式操作系统
单片机嵌入式操作系统研究与NoC结构的操作系统内核设计的开题报告
单片机嵌入式操作系统研究与NoC结构的操作系统内核设计的开题报告一、选题背景嵌入式系统在现代电子技术中有着广泛应用。
而操作系统是嵌入式系统中不可缺少的组成部分。
一般嵌入式操作系统需具备以下特点：体积小、实时性强、节约资源等。
操作系统内核是嵌入式系统中最重要的部分，其设计质量和实现方式直接影响到整个系统的性能和稳定性。
目前，随着嵌入式处理器的发展，单片机已经成为嵌入式系统的重要组成部分。
然而，由于单片机的存储空间较小，其内置操作系统的功能有限，不能满足复杂嵌入式系统的需求。
因此，如何设计一款基于单片机的嵌入式操作系统内核是本课题要解决的核心问题。
二、选题意义该研究旨在探索单片机嵌入式操作系统内核设计方案，提高单片机在嵌入式系统中的应用水平。
其具体意义包括：1. 为单片机嵌入式系统开发提供一个高效的、可靠的操作系统内核设计方案。
2. 提高单片机在复杂嵌入式系统中的稳定性和性能，用于满足不同用户的需求。
3. 推动全球嵌入式系统行业技术的进步。
三、研究内容和主要技术路线本研究将分为两个部分。
第一部分：单片机嵌入式操作系统研究在该部分中，我们将首先研究单片机嵌入式操作系统内核的设计原理。
然后，通过对嵌入式系统的实际应用需要进行深入分析，确定操作系统内核的必要功能和注意事项。
最后，我们将找到一种适合于单片机嵌入式系统的操作系统内核设计方案，并进行技术验证和实现。
第二部分：NoC结构的操作系统内核设计NoC（Network on Chip）是一种新型的片上网络体系结构，能够提高通信效率和减少通信延迟。
在该部分中，我们将重点研究基于NoC结构的操作系统内核，探索其设计原理和实现方式。
我们将运用相关数学模型进行仿真，验证NoC结构的优越性，并实现一个基于NoC的操作系统内核原型。
四、研究方案和进度安排1.研究方案（1）单片机嵌入式操作系统研究①确定单片机嵌入式操作系统的需求；②探索单片机嵌入式操作系统内核设计方案；③进行相关技术验证；④实现一个单片机嵌入式操作系统内核原型。
关于嵌入式实时操作系统内核的研究
今 后 操 作 系统 开 发 和 发展 的 主要 方 向 。其 应 用领 域 大 到工 业 控 断 。 证 对 外 部 事 件 的实 时 响应 。 保 制 ， 到 个 人 消 费 用 品 如 数 码 相 机 ， 机 ，Ｄ 小 手 Ｐ Ａ等 无 处 不 在 。 信 通 Ｋ ｍｅ 本 身 可 以 被设 计 成 一 个 任 务 或进 程 ． 但如 果 想 提 高 ｅ ｌ 系统 也 大 量 的 使 用 嵌 入 式 实 时 操 作 系 统 作 为 操 作 系 统 平 台． 本 ｋｒｅ ｅ ｌ的 实 时性 。ｅ ｅ 应 该 被设 计 成 非 进 程 或 任 务 的 ｋ ｒｅ ｎ ｋｒ ｌ ｎ ｅ ｌ ｅ ， 文对 Ｒ Ｏ Ｔ Ｓ的 内核 进 行 研 究 ．并 深 入 的研 究 了 内 核 对 任 务 的管 运 行 在 特 权 级 下， 独 立 存 在 的代 码 。 可 理 。 ３ 任 务 ． ２ ２ 嵌 入 式 和 实时 系 统 介绍 ． 任 务 是 独 立 的 调 度单 元 ． 独 立执 行 的线程 。 于 实 时性 要 是 对 嵌 入 式 系 统在 我 们 的 生 活 中 已 经无 处 不 在 ． 火 星 探 测 器 ． 求 高 的 应 用 ． 用 任务 调度 ． 对 于 实 时 性要 求 不 高 的应 用 则 依 如 采 而 汽车 上 的 电动 装 置 ， 视 电 话 ，Ｄ 嵌 入 式 网络 交 换 系统 等 等 。 然 使 用 分 时 非抢 占进 程 调 度 。 可 Ｐ Ａ， 嵌 入 式 系 统 在 我 们 的 生活 中 发挥 着 巨 大 的 作 用 ．嵌 入 式 系 统 是 任务描述 ： 为实 现 特 定功 能 。 且 软 硬 件 紧 密 结 合 在一 起 的计 算 机 系统 并 任 务 的名 称 ， 务 当前 状 态 ， 务 优 先级 ， 塞 任 务 的事 件 。 任 任 阻 实 时嵌 入 式 系统 是 嵌 入 式 系 统 的 一 种 ．它 能 够对 外 部 事 件 任 务 堆 栈 的 大 小 等通 过 一 个结 构 ： 务 控 制 块 （ Ｃ 或 任务 描 述 任 Ｔ Ｂ） 给予 及 时 响 应 。 外 部 事件 的 响应 有 三个 步 骤 ： 外 部 事 件 的识 符 来 描 述 ， 存 在 内 核 内存 空 间， 对 对 保 在创 建 任 务 时分 配 。 别 ， 要 的处 理 。 必 以及 结果 的输 出 。 实 时 系 统 又分 为硬 实 时 和软 任 务 控 制 块 主要 描述 的任 务信 息 有 ： 实 时两 种 。 软实 时 系统 中 ． 统 的 宗 旨是使 各 个 任 务 运行 得 越 在 系 （ ）任 务 名 和标 识 ： 一 个任 务 都 由 ｓ ｎ ａｌ 一 个 唯 １ 每 ｔ ｇｎｌ ｉ ｒ ｌ ｅ和 快越 好 ， 响 应 时 间 的 介 定 有 一 定 的 灵 活 性 ： 硬 实 时 系统 中 ． 对 在 的 Ｉ 来标 识 ． 务 名和 标 识 符 用 来 检 索 一 个 任 务 控 制 块 查 Ｄ 任 各 任务 不 仅 要 执行 无 误 而 且要 做 到 准 时 ．一 旦 不 能 在 确定 的 时 找 Ｔ Ｂ 的 方 法 有很 多。 Ｃ 比如顺 序 查 找 ． 如 果 任 务 数 增 多 会 导 致 但 间 内完 成 。 可 能 导致 灾 难 性 后 果 。 时操 作 系统 （ Ｔ Ｓ 以 及 时 查 找 缓 慢 ： 有 就 是 利用 散 列表 查 找 ． 空 间 换 时 间 的 方法 加 快 有 实 ＲＯ） 还 用
EOS嵌入式操作系统 第五部分 EOS内核基础
➢可靠性 不出错概率 ➢鲁棒性 容错能力 ➢防危性 不发生灾难性问题
➢......
嵌入式实时计算团队
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RTOS特点（2）
• 安全性 主要指信息安全，能抵御外部环境对系 统的恶意攻击。也属于可信性内容之一
• 可嵌入性 能嵌入式到应用软件中 —— 捆绑为一 个可执行程序
• 可剪裁性 针对应用需要，合理裁减，够用即 可 —— 节约资源、增强性能
时间等
态、上下文等
静态调度表、固定优先级 （RM类）、动态优先级 （EDF类）；原则上用户不 能改变优先级
基于优先级的调度；时间 片轮转调度；系统态优先 于用户态；优先级可用户 改变
内存管理 主要使用静态内存划分
采用虚拟存储机制
多数中断处理转化为周期性 中断管理 查询任务；执行次序由统一 中断处理优先于任务执行
• 优先级反转 Priority Inversion；高优先任务等待低优先 级任务释放资源而被堵塞的情况 —— 产生死锁的原因
• 优先级继承 Priority Inheritance；优先级反转时，低优先 级任务提高优先级确保继续执行以释放资源的方法
嵌入式实时计算团队
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嵌入式软件与EOS
• 嵌入式软件的发展过程示意
外部服务
嵌入式实时计算团队
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微内核结构（另一种体现）
Application
Memory
Dபைடு நூலகம்splay
Process
File
Request Return
Micro-kernel Hardware
Net User
kernel
Safety
Security
嵌入式实时计算团队
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实用嵌入式操作系统OS20内核分析
管理、 时钟管理 、 内存管理 、 中断处理 、 通过信号量实
现同步和互 斥 、 以及通 过 消息 队列实 现消 息通信 等 等 。 以下分别 对这几 个重要 模块进行详 细的说明 。
３ １ 任务 管理 ． Ｏ ２ 多任务抢 占式 操作 系统 ， 处 的任 务 即 Ｓ０是 此 指进程 。在 Ｏ ２ ， Ｓ０中 一个进程 由数据结构 、 空间和 栈
摘 要 ： 绍 了 Ｓ 介 Ｔ公 司的嵌入 式实 时操 作 系统 Ｏ ２ ， 出其 基本 特 点和 常用 范 围， Ｓ０ 指 着重 分析
了 其主要内核功能模块 ， 即任务管理， 时钟管理， 存管理， 内 中断管理， 信号量管理和消息管理， 并举
例说 明 了其应 用。
关 键词 ： Ｓ ０； 时操作 系统 （ Ｔ Ｓ ； Ｏ２ 实 Ｒ Ｏ ） 嵌入 式； 内核 中图分类 号 ：Ｐ １ Ｔ ３ 文 献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ２— ２ ９ ２０ ） ３— １７一 ３ １ ０ ２ ７ （０ ８ Ｏ ０ ７ Ｏ
Ｋｅ ｏ ｄ ： Ｓ ０ Ｒ ａ ＴｍｅＯ ｅａ ｎ ｙｔ Ｅ ｅｄ ｄＳ ｓ ｍ； ｅ Ｉ ｙｗ ｒ ｓ ０ ２ ； ｅｌ ｉ ｐ ｒｔ ｇＳ ｓ ｍ；ｍｂｄ ｅ ｙｔ Ｋ ｌｅ ｉ ｅ ｅ Ｔｌ
１ 引 言
随着信 息技术 （Ｔ） Ｉ 的飞速 发 展 ， 特别 是互 联 网
者 参与设计 的 Ｄ Ｂ— Ｖ Ｔ数字 电视接 收机项 目开发方
案中 ， 采用了 Ｓ 就 Ｔ公 司 的 Ｓ ｉ １ 片 及 Ｓ Ｌｔ Ｔ５ ６芯 ５ Ｔ ｉ／ ｅ
Ｏ２ Ｓ０嵌入式操 作 系统 。
的迅速普及 ，Ｃ 计算机、 ３（ 通讯 、 消费电子） 合一的加 ３ Ｏ２ Ｓ０内核模块 的功能介绍及其应用 速， 数字化 时代 已经来 临 。嵌 入式 接 人设 备是 数字 化时代 的一 大主流 产 品 ， 界 各 国在 此领 域 开始 了 世 Ｓ Ｌｔ Ｏ ２ Ｔ ｉ／ Ｓ ０是一 款嵌 入 式 实 时多 任务操 作 系 ｅ 它具有 以下一些 基本特 征 ： ①采用基 于优先级的 激烈竞 争 ， 以争取 获 得 主导地 位 。嵌 入式 软 件是 数 统 ，
嵌入式实时操作系统简介
嵌入式实时操作系统简介嵌入式实时操作系统简介一：引言嵌入式实时操作系统（RTOS）是一类特殊的操作系统，用于控制和管理嵌入式系统中的实时任务。
本文将介绍嵌入式实时操作系统的基本概念、特点和应用领域。
二：嵌入式实时操作系统的定义1. 实时操作系统的概念实时操作系统是一种能够处理实时任务的操作系统。
实时任务是指必须在严格的时间约束内完成的任务，例如航空航天、工业自动化和医疗设备等领域的应用。
2. 嵌入式实时操作系统的特点嵌入式实时操作系统相比于通用操作系统具有以下特点：- 实时性：能够满足严格的时间要求，保证实时任务的及时响应。
- 可靠性：具备高可用性和容错能力，能够保证系统的稳定运行。
- 精简性：占用资源少，适应嵌入式系统的有限硬件资源。
- 可定制性：能够根据具体应用需求进行定制和优化。
三：嵌入式实时操作系统的体系结构1. 内核嵌入式实时操作系统的核心部分，负责任务和资源管理、中断处理和调度算法等。
- 任务管理：包括任务的创建、删除、挂起和恢复等。
- 资源管理：包括内存、文件系统、网络资源等的管理。
- 中断处理：负责中断的响应和处理。
- 调度算法：根据任务的优先级和调度策略进行任务的调度。
2. 设备管理嵌入式实时操作系统需要与各种外设进行通信和交互，设备管理模块负责管理设备驱动、中断处理和设备的抽象接口等。
3. 系统服务提供一系列系统服务，例如时钟管理、内存管理和文件系统等，以支持应用程序的运行。
四：嵌入式实时操作系统的应用领域嵌入式实时操作系统广泛应用于以下领域：1. 工业自动化：用于控制和监控工业设备和生产过程。
2. 航空航天：用于飞行控制、导航和通信系统。
3. 交通运输：用于车辆控制和交通管理。
4. 医疗设备：用于医疗仪器和设备控制和数据处理。
附件：本文档附带示例代码和案例分析供参考。
注释：1. 实时任务：Real-Time Task，简称RTT。
2. 嵌入式系统：Embedded System，简称ES。
嵌入式操作系统及应用-Chapter4-嵌入式实时内核基础
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浮点数的处理
在进行浮点数处理的时候，往往要使用到数字协 处理器（如果有的话）。
• 目前比较流行的思路是采用基于优先级的可抢占调度作为主要的调度方式，配合同 优先级时间片轮转调度作为可选择的调度方式，兼顾同优先级任务，使它们具有平 等的运行权利。基于优先级的调度方式是指CPU总是让处于就绪态的、优先级最高 的任务先运行。
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调度算法
• 非抢占式调度与抢占式调度 • 非抢占式调度要求每个任务主动放弃CPU的使用权。 • 在抢占式调度的情况下，一旦更高优先级的任务就绪，当前任务的CPU使用权就会 被尽快剥夺，以使更高优先级的任务能够尽快得到CPU。
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假设在任务运行过程中可以响应中断，并且中断服务使一个高优 先级任务由其它状态变为就绪态。
非抢占式调度 中断服务以后，CPU使用权归还给原来 被中断了的那个任务，直到该任务主 动放弃CPU的使用权，新就绪的高优先 级的任务才能获得CPU的使用权。
抢占式调度 中断服务程序使一个高优先级 任务就绪，中断完成后1，6 高优 先级任务开始运行。
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内核的可抢占性
• 不可抢占内核：不可抢占内核有两种情况，一是 内核服务函数不能被中断，二是能被中断但是不 能进行任务重新调度。在第一种情况下，系统在 执行内核服务函数时处于关中断状态，不能响应 外部可屏蔽中断，这样就会在一定程度上延迟中 断响应时间。在第二种情况下，系统在执行内核 服务函数时可以响应中断，不会延迟中断响应时 间，但是在中断退出时不进行任务重新调度，即 使在中断服务程序执行过程中有更高优先级的任 务就绪，也必须回到被中断的任务将未完成的内 核函数执行完后，才能让高优先级任务执行。
nuclei用法
nuclei用法Nuclei是一种轻量级的操作系统内核，旨在为嵌入式系统和物联网设备提供高效的解决方案。
它采用了微内核架构，将操作系统的核心功能分成多个小模块，以便于管理和维护。
本文将介绍Nuclei的基本用法和特点，以及如何使用它构建嵌入式系统。
一、Nuclei的基本用法1. 安装Nuclei SDK要使用Nuclei，首先需要下载和安装Nuclei SDK。
在官方网站上下载相应的SDK版本，解压缩后即可使用。
安装完成后，可以使用命令行工具或集成开发环境（IDE）来编译和调试应用程序。
2. 编写应用程序在Nuclei上开发应用程序与在其他操作系统上类似。
首先需要选择一种编程语言，如C或C++，然后编写应用程序代码。
可以使用标准的编译器和调试器来编译和调试应用程序。
Nuclei支持多种编程语言和工具链，开发人员可以根据自己的需求选择适合自己的工具。
3. 构建和部署应用程序在编写完应用程序后，需要将其构建为可执行文件，并将其部署到设备上。
Nuclei提供了一组工具来帮助开发人员自动化这些任务。
通过使用Makefile或其他构建脚本，可以自动化构建过程。
使用调试器或串口调试器可以将应用程序部署到设备上，并对其进行调试。
二、Nuclei的特点1. 轻量级Nuclei是一种轻量级的操作系统内核，仅包含最基本的操作系统功能。
它采用了微内核架构，将操作系统的核心功能分成多个小模块，以便于管理和维护。
这使得Nuclei非常适合嵌入式系统和物联网设备，因为这些设备通常具有有限的资源和处理能力。
2. 可定制性Nuclei具有极高的可定制性。
开发人员可以根据自己的需求选择适合自己的操作系统功能和特性。
它还支持多种编程语言和工具链，使得开发人员可以选择适合自己的工具来开发应用程序。
3. 高效性Nuclei是一种高效的操作系统内核，具有快速启动和响应时间。
它采用了多线程技术，可以同时处理多个任务。
此外，Nuclei还支持多种通信协议，如TCP/IP和USB，使得设备可以与其他设备或互联网进行通信。
单片机嵌入式操作系统选择指南 适合你的系统
单片机嵌入式操作系统选择指南适合你的系统在嵌入式系统领域，单片机是一种重要的组成部分，而选择合适的操作系统对于单片机的功能和性能起着决定性的作用。
本文将介绍一些常见的单片机嵌入式操作系统，并针对不同应用场景提供一些建议，以帮助选择适合你的系统。
一、嵌入式操作系统的重要性嵌入式系统通常用于控制和管理各种设备，如智能家居、医疗设备、交通工具等。
选择合适的嵌入式操作系统可以提升系统的稳定性、安全性和性能。
以下是一些常见的嵌入式操作系统。
二、常见的嵌入式操作系统1. 实时操作系统（RTOS）实时操作系统（RTOS）是一种专门设计用于处理实时任务的操作系统。
它具有以下特点：高度可靠、响应时间短、实时性强。
常见的RTOS有嵌入式Linux、FreeRTOS、uC/OS等。
2. 裸机编程裸机编程是指直接在单片机上编写程序，不依赖于操作系统。
这种方式效率高，资源占用少，但对开发者的要求较高。
3. 嵌入式Linux嵌入式Linux是一种基于Linux内核的操作系统，具有强大的功能和广泛的应用领域。
它支持多线程、网络连接、文件系统等特性，适用于对功能要求较高的嵌入式系统。
4. uC/OSuC/OS是一种采用优先级调度算法的实时操作系统，具有较小的内存占用和快速的响应时间。
它适用于对实时性要求较高的系统，如工业自动化和航空航天。
5. FreeRTOSFreeRTOS是一种开源的实时操作系统，具有小巧、高效、可靠的特点。
它适用于资源受限、对实时性要求较高的系统，如传感器节点和嵌入式设备。
三、选择适合的操作系统在选择嵌入式操作系统时，需要考虑以下几个因素：1. 功能需求首先需要明确系统的功能需求，包括任务调度、网络连接、文件系统等。
根据需求选择适合的操作系统。
2. 系统的资源限制考虑系统的处理能力、内存大小等资源限制。
对于资源受限的系统，选择轻量级的操作系统或裸机编程可能更为合适。
3. 开发人员的经验和技术开发人员的经验和技术能力对选择操作系统也起着关键的作用。
6.1 嵌入式linux操作系统的组成与版本
台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。
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嵌入式Linux优势
Linux的费用低； Linux的所有部分可以充分地定制 ； Linux可以运行在低档，便宜的硬件平台； Linux的功能是强大的； Linux对源代码质量有一个高标准； Linux内核非常小，而且紧凑； Linux有很好的支持； Linux有很多合适的工具；
进程控制快 ；
独立的存储空间 ；
pid_t fork(void)函数：生成进程。
void main() { for(;;) fork(); }
Exit()：退出进程。
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进程与线程
进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集 合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和 调度的一个独立单位. 线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本 单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位. 线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运 行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器 和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共 享进程所拥有的全部资源. 一个线程可以创建和 撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可 以并发执行 需要注意的是：在应用程序中使用多线程不会增 加 CPU 的数据处理能力。
只要安装它们的驱动程序，任何用户都可以象使用文 件一样，操纵、使用这些设备，而不必知道它们的具 体存在形式。
丰富的网络功能
完善的内置网络是Linux的一大特点。
可靠的系统安全
Linux采取了许多安全技术措施，包括对读、写进行
权限控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等。
良好的可移植性
如何选择Linux的版本
嵌入式操作系统的内核安全研究与设计
关键 词： 全嵌入 式；操 作 系统 ； 内核 安全； 访 问控 制； 策略缓存 安
中图法分类号 ：］３６ １ １ Ｐ
文 献标 识码 ： Ａ
ｏ ｓｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ｅａ ｃ ｓ ｏ ｔｏ ｆ ｅ ｅ ａｌ， ｄ ｓｇ ｌ ｆ ｅ ｕｉ ｅ ｅ ｒ ｐ ｓｄ Ｔ ｉｐａ ｏ ｓｄ ｒｄｉｆ ｅ ｃ ｆ ｅ ｆ ｅ ｕｉ ｋ ｍ ｌ ｄｔ ｃ ｅ ｓ ｎｒ ｌ ｋ ｒ ｌ ｌ ｙ ｔ ａ ｈ ｃ ｏ ｎ ｃ ｓ ｅ ｉｎｐａ ｏ ｓｃ ｒｔ ｋ ｒ ｌｓ ｏ ｏ ｅ ． ｈｓ ｌｎｃ ｎ ｉｅｅ ｌ ｎ ｅｏ ｔ ｎ ｙ ｎ ｉｐ ｎｕ ｈ ａ ｐ ｉａｉｎｓ ｆ ｃ ｅ ｓ ｏ ｔｏ ｅｓ ｂｌ ｓ ｌａ ｅｔ ｌ， ｔｅ ｎｏ ｌｃｒｃ ｌ ｏ ｒ ｙ ｔｍ’ ｅ ｎ ｄｔｅ ｏｉｙ ｍａ ｉｇｃ ｓ ｉｎ ｐ ｌ ｔ ａｅ ｃ ｓ ｎｒｌｏｔ ａ ｉｔ ａ ｌ ｓ ｍｅｙ ｈ ｉｎｅｅ ｔ ａ ｗｅ ｓｅ Ｓ ｍａ ｌ － ｋｎ ｕ ｈｏ ｃ ｏ ａ ｃ ｔ ｈ ｔ ｉ ｙ ｗｅ ｔ ｉ ｈ ｕ ｉ ｐ ｓ ｄ ｈ ｐ ｃ ｍｅ ｈ ｉｍ ｔ ｄ ｃｄ Ｔ ｅｓｃ ｒ ｅ ｅ ｅ ｉ ｉｉｅ ｉｉｔｅｍｏ ｉ ｒ ｇｄ ｖｃ ， ｔｅｓ ａｅ ｙｂ ｆｅ， ａｂｔａｅｔｅｓｒｅ， ｃ ａ ｓ ｉ ｉ ｒ ｕ ｅ ． ｈ ｅ ｕｉ ｋ ｒ ｌ ｓｇ ｉ ｄｖｄ ｄｔ ｖｓｔ ｎｔ ｉ ｅ ｉｅ ｈ ｔ ｔｇ ｕ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅｖ ｒ ｎ ｓｎ ｏ ｙ ｔ ｎ ｄ ｎ ｓ ｏ ｈ ｏｎ ｒ ｒ ｈ ａ ｌａ ｅｓ ｆ ｕ ｉｓ ｓｅ ， ｔｅｋ ｒｅ ｆ ｃ ｅｓｃ ｎ ｏ ｏ ｓ ｕ ｔｄ Ｔ ｅｉｏａｉｎｏ ｔｅ ｅ ｅ ｅ ｕ ｉ ｅ ｌ ｅ ． Ｔ ｅｓ ｓｅ ｓ ｗｅｌ ｓ ａｅ ｄｔ ｙ ｔｍ ｈ ｅ ｌ ａｅａ ｃ ｓ ｏ ｔ ｌｓ ｎ ｔ ｃｅ ． ｈ ｌｔ ｆ ｒ ｌ ｃ ｒｔ ｉ ｒａｉ ｄ ｈ ｔｍ ｔ ｈ ａ ｎ ｓ ｒ ｉｃ ｒ ｓ ｏ ｈ ｋｎ ｓ ｙ ｓ ｚ ｙ
openwrt原理
openwrt原理OpenWRT是一个嵌入式操作系统，主要用于路由器和其他网络设备。
它基于Linux内核，提供了一个灵活可定制的平台，允许用户根据他们的需求和喜好自定义和优化网络设备的功能。
以下是OpenWRT的原理。
1. Linux内核：OpenWRT基于Linux内核，这是一个开源的操作系统内核，为计算机的硬件提供了控制和管理功能。
Linux内核是OpenWRT的核心组件，负责设备的硬件驱动程序、内存管理、多任务处理等功能。
2. 嵌入式设备：OpenWRT主要用于嵌入式设备，如路由器、无线接入点等。
嵌入式设备通常具有有限的硬件资源，如处理器、内存和存储空间。
OpenWRT通过最小化的系统配置和优化的资源管理，使得它可以在这些资源受限的设备上运行。
3. 软件包管理：OpenWRT包含一个软件包管理系统，允许用户根据他们的需求自定义设备的功能。
用户可以通过安装和卸载软件包来添加或删除特定的功能模块。
这使得OpenWRT非常灵活，并且可以根据用户的需求进行定制。
5. 网络协议：OpenWRT支持各种网络协议，如TCP/IP、DHCP、DNS 等。
这些协议使得设备可以连接到互联网，并与其他设备进行通信。
OpenWRT还支持一些高级网络协议和功能，如VLAN、IPv6等。
6. Web界面：OpenWRT提供了一个Web界面，允许用户通过浏览器管理和配置设备。
用户可以通过Web界面进行基本设置、网络配置、安全设置、软件包管理等。
这种可视化界面使得设备的管理和配置更加直观和方便。
7. 社区支持：OpenWRT是一个开源项目，拥有一个庞大的社区。
社区成员贡献代码、修复漏洞、提供技术支持等。
这为用户提供了一个活跃的论坛，可以交流经验、获取帮助和分享创新想法。
总结：OpenWRT是一个基于Linux内核的嵌入式操作系统，通过软件包管理、配置文件、网络协议和Web界面等，提供了一个灵活可定制的平台。
它允许用户根据自己的需求和喜好自定义和优化网络设备的功能。
嵌入式系统中的实时操作系统设计与实现
嵌入式系统中的实时操作系统设计与实现嵌入式系统已经成为了现代科技的重要领域。
它们被用于各种规模和领域，从个人电子设备到大规模制造业设备，以及军事和航空航天应用等。
嵌入式系统的核心是实时操作系统（RTOS），它可以满足实时性和低功耗方面的需求。
在本文中，我们将探讨RTOS的设计和实现，以及它如何在嵌入式系统中发挥重要作用。
嵌入式系统中的RTOSRTOS是一种操作系统，其主要目的是在一个给定时间内，使系统能够在预期的时间内响应外部事件。
在嵌入式系统中，RTOS 用于管理各种任务和进程。
这些任务和进程通常被称为线程，它们可以异步执行，但在执行时会按照一定的优先级进行排序。
一些任务可能需要高优先级或实时响应；而其他一些任务可能较为简单，可以使用低优先级运行。
RTOS的优点使用RTOS来设计和实现嵌入式系统可以带来许多优势。
以下是一些主要优势：1. 支持多任务：RTOS可以支持多个线程之间的同步和异步执行。
这意味着可以同时执行多个任务，从而提高了系统的效率和性能。
2. 提供实时性：RTOS的主要优点之一是它可以提供实时性。
该系统被设计为在特定时间内响应外部事件，以满足实时应用的要求。
此外，RTOS还可以确保对关键任务的快速响应，从而避免了与误差等一些严重问题的出现。
3. 降低功耗：嵌入式系统通常需要在电池供电的情况下运行，因此，降低功耗是非常重要的。
RTOS是一个轻量级的系统，可以在低功耗模式下进行运行，从而延长电池的寿命。
RTOS的结构RTOS的结构由三个部分组成：内核、任务和进程、以及低级别的硬件驱动。
1. 内核: 在RTOS中，内核是操作系统的核心部分。
它提供了构建任务和进程的基本机制，例如线程调度、进程同步、内存管理等。
2. 任务和进程: 任务和进程是由内核创建的。
它们由操作系统负责在给定的时间内进行调度和执行。
使用RTOS，可以创建一些任务，这些任务可以相互独立地执行，并将相关的资源封装在一起。
嵌入式操作系统的选择与移植技巧
嵌入式操作系统的选择与移植技巧嵌入式操作系统（Embedded Operating System）是一种特定用途的操作系统，设计用于在嵌入式系统中运行。
嵌入式操作系统必须满足对资源需求低、实时性强、稳定性高以及易于移植等要求。
在选择和移植嵌入式操作系统时，开发者需要考虑多个因素，并采取相应的策略和技巧。
1. 嵌入式操作系统选择的因素在选择嵌入式操作系统之前，需要考虑以下因素：1.1 系统需求：开发者需要明确嵌入式系统的功能要求、实时性需求、资源约束以及系统体积等。
不同的嵌入式系统有不同的需求，因此选择的操作系统要能够满足这些要求。
1.2 可用的硬件平台：在选择操作系统时，需要考虑与可用的硬件平台的兼容性。
一些嵌入式操作系统可能只支持特定的处理器架构和外设类型。
1.3 开发者的经验和熟悉度：考虑到开发者的经验和熟悉度，选择一个熟悉的操作系统或具有良好文档支持的操作系统有助于提高开发效率。
1.4 社区支持：选择一个有活跃社区支持的操作系统可以帮助开发者解决问题和获取最新的更新和补丁。
1.5 许可证和成本：考虑到操作系统的许可证和成本，确保选择的操作系统符合项目的预算要求。
综上所述，综合考虑系统需求、硬件平台、开发者经验、社区支持以及成本等因素，将有助于选择适合的嵌入式操作系统。
2. 嵌入式操作系统移植的技巧嵌入式操作系统的移植是将操作系统移植到新的硬件平台上，以便在该平台上运行。
以下是一些移植嵌入式操作系统的技巧：2.1 硬件驱动移植：根据新的硬件平台特性，需要移植相关的硬件驱动程序，确保系统能够与外设正确地交互。
这包括串口、以太网、显示设备和存储设备等。
2.2 启动代码移植：移植启动代码是将系统从初始状态引导到操作系统运行的关键步骤。
需要根据新的硬件平台重新编写启动代码，确保正确初始化硬件并加载操作系统。
2.3 内核移植：内核是嵌入式操作系统的核心部分，包括任务调度、内存管理和设备驱动等功能。
在移植过程中，需要根据新的硬件平台重新配置内核，并修改相关的设备驱动程序。
嵌入式linux内核移植步骤
嵌入式linux内核移植步骤嵌入式Linux内核移植步骤嵌入式Linux内核移植是将Linux内核移植到特定的硬件平台上的过程。
在进行嵌入式Linux内核移植之前，需要先了解目标硬件平台的相关信息，包括处理器架构、硬件接口、设备驱动等。
本文将介绍嵌入式Linux内核移植的主要步骤，以帮助读者了解移植的过程。
1. 获取源代码需要从官方或其他可靠的渠道获取Linux内核的源代码。
可以选择下载最新版本的稳定内核，也可以根据需要选择特定版本的内核。
获取源代码后，解压到本地目录。
2. 配置内核在进行内核配置之前，需要根据目标硬件平台选择适当的配置文件。
内核配置文件包含了编译内核所需的各种选项和参数。
可以使用make menuconfig或make defconfig命令进行内核配置。
在配置过程中，需要根据目标硬件平台的特点进行相应的配置，如选择正确的处理器类型、设备驱动等。
3. 编译内核配置完成后，可以使用make命令编译内核。
编译过程可能会比较耗时，需要根据计算机性能进行相应的等待。
编译完成后，会生成vmlinuz和相关的模块文件。
4. 编译设备树设备树是描述硬件平台的一种数据结构，用于在内核启动时传递硬件信息给内核。
如果目标硬件平台需要使用设备树，需要将设备树源文件编译为二进制文件。
可以使用device tree compiler（dtc）工具来编译设备树。
5. 烧录内核内核编译完成后，需要将生成的vmlinuz文件烧录到目标硬件平台上。
根据硬件平台的不同，可以使用不同的烧录工具，如dd命令、fastboot等。
烧录完成后，可以通过串口或其他方式查看内核启动信息。
6. 配置文件系统内核烧录完成后，需要为目标硬件平台配置文件系统。
可以选择使用已有的文件系统，如busybox、buildroot等，也可以根据需求自行定制文件系统。
配置文件系统包括选择合适的文件系统类型、添加必要的应用程序和驱动、配置网络等。
嵌入式实时操作系统ucosII
嵌入式实时操作系统ucosIIucosII是一款源代码公开、可免费使用的嵌入式实时操作系统。
它是由德国嵌入式系统专家brosse于1992年编写完成的，主要适用于嵌入式系统的开发。
ucosII具有源代码短小精悍、可移植性好、稳定性高等优点，被广泛应用于各种嵌入式系统中。
源代码短小精悍：ucosII的源代码只有几百KB，相对于其他RTOS来说，其代码量较小，易于理解和修改。
可移植性好：ucosII采用了可移植性的设计方法，可以在不同的处理器和编译器上进行移植和优化。
稳定性高：ucosII在各种嵌入式系统中得到了广泛应用，其稳定性和可靠性得到了充分的验证。
支持多任务：ucosII支持多任务处理，可以同时运行多个任务，提高系统的效率和响应速度。
实时性：ucosII具有较高的实时性，可以满足各种实时性要求高的应用场景。
可扩展性：ucosII具有较好的可扩展性，可以根据需要进行功能扩展和优化。
系统内核：包括任务调度、任务管理、时间管理、内存管理等核心功能。
中断处理程序：处理各种中断请求，包括硬件中断、软件中断等。
系统API：提供了一套完善的API函数，方便应用程序的开发和调试。
调试和测试工具：包括各种调试和测试工具，如内存检查工具、性能分析工具等。
ucosII被广泛应用于各种嵌入式系统中，如工业控制、智能家居、智能交通、航空航天等。
其应用场景涵盖了消费类电子产品、医疗设备、通信设备、汽车电子等领域。
ucosII作为一款源代码公开、可免费使用的嵌入式实时操作系统，具有短小精悍、可移植性好、稳定性高等优点。
它广泛应用于各种嵌入式系统中，为应用程序的开发提供了便利和支持。
其可扩展性和实时性也使得它在各种领域中具有广泛的应用前景。
随着嵌入式系统的广泛应用，对嵌入式操作系统的需求也日益增长。
uCOSII是一种流行的实时嵌入式操作系统，具有轻量级、实时性、可扩展性等优点。
本文将介绍如何在AT91平台上实现uCOSII的移植。
嵌入式操作系统工作原理
嵌入式操作系统工作原理嵌入式操作系统是一种专门为嵌入式设备设计的操作系统。
它被嵌入在各种嵌入式设备中，如智能手机、智能家电、汽车电子系统等。
嵌入式操作系统的工作原理如下：1. 系统启动：在设备上电后，嵌入式操作系统开始启动。
系统会初始化各种硬件设备，并加载操作系统内核。
2. 资源管理：嵌入式操作系统负责管理设备的各种资源，如内存、处理器、输入/输出接口等。
它根据需求分配和回收资源，以实现设备的高效运行。
3. 任务调度：嵌入式操作系统可以同时运行多个任务。
它根据任务的优先级和调度算法，决定任务的执行顺序。
通过任务调度，操作系统能够实现多任务并发运行，提高系统的响应速度和效率。
4. 中断处理：嵌入式设备会不时地接收到外部中断。
当发生中断时，操作系统会暂停当前任务的执行，转而处理中断请求。
中断处理程序会根据中断类型来执行相应的操作，并在处理完成后恢复被中断的任务。
5. 进程间通信：嵌入式设备中的多个任务可能需要进行数据交换和通信。
嵌入式操作系统提供了进程间通信机制，如信号量、消息队列、共享内存等，以实现任务之间的数据传输和同步。
6. 系统保护：嵌入式操作系统需要确保系统的安全性和可靠性。
它会实施各种保护措施，如内存保护、权限管理、错误处理等，以防止恶意操作和系统崩溃。
7. 用户界面：部分嵌入式设备需要提供用户界面。
嵌入式操作系统可以提供图形化界面或命令行界面，让用户与设备进行交互。
8. 系统维护：嵌入式操作系统需要进行周期性的系统维护工作，如内存清理、资源释放、日志记录等。
这些维护工作可以提高系统的稳定性和可维护性。
总之，嵌入式操作系统通过管理资源、调度任务、处理中断、实现进程间通信等方式，使嵌入式设备能够高效运行，并提供稳定可靠的服务。
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EELIOD Linux2.6版使用手册4.1 EELIOD系统内核编译创建一个zImage的过程需要使用CD 光盘中的程序linux-2.6.9-eeliod.tar.gz。
首先按照下面的步骤配置：/XSBase270]# tar xvfz linux-2.6.9-eeliod.tar.gz //uncompress the Kernel/XSBase270]# cd linux-2.6.9-eeliod //move to highest level of Kernel/ linux-2.6.9-eeliod]# make xsbase270edr_defconfig/linux-2.6.9-eeliod]# make oldconfig/ /install standard environment for 270/linux-2.6.9-eeliod]# make menuconfig//Move to Kernel environment configuration window 下图显示出在XSBase270-Module标准配置环境下更多的命令。
在命令行下运行make menuconfig 命令，出现下面的界面。
可以选择built-in(*)或者Module（M）来进行内核编译。
同样，新的配置菜单也可以添加到该配置程序中。
编译一个标准的内核程序，需要在该配置菜单中正确退出，选择保存。
就选择标准的组件功能进行编译内核程序。
[root@ / linux-2.6.9-eeliod]# make menuconfig46EELIOD Linux2.6版使用手册标准的配置就完成了，选择EXIT 并且save使用make zImage命令编译内核。
[root@emdoor XSBASE270]#make zImageMake zImage命令将进行内核程序编译，编译完成后，下面的界面将出现。
编译将需要20到30分钟，时间的快慢依赖于使用的PC 机。
假如编译没有出错的话，可以在arch/arm/boot 目录下找到生成的zImage文件。
我们可以47EELIOD Linux2.6版使用手册将该文件使用TFTP 协议下载到目标板。
4.2 EELIOD系统内核配置4．1介绍了如何编译一个已经配置好的内核。
本节解释配置项的原理。
Menuconfig是最常用的配置方法。
通用的配置形式有menuconfig（菜单配置），config（命令行配置），xconfig（在x－window环境下配置）进行内核配置采用make menuconfig来实现。
下面的图片展示了内核顶层基本的菜单配置。
在菜单中使用快捷键或箭头键来选择。
在“――>”提示符下按下ENTER 键进入下一级子菜单。
按下<ESC>两次或选择<EXIT>可以进入上一次菜单。
按下“h”或选择<help> 菜单进入帮助解释内容。
按下tab键进入下一级控制。
在问题提示中，假如选择Y的话，表示该功能编译进入内核，假如N的话，就不包含到内核，M表示以模块的方式实现。
选择的值在[ ]或<>内，模块的功能仅能在<>上实现。
配置菜单的顶级目录包含了各种内核配置选项。
48EELIOD Linux2.6版使用手册Code maturity level options --->[*] Promprt for development and/or incomplete Code/drivers代码成熟度选择。
可以选择正在开发的内核代码。
这个选择表示是否包含beta版本的程序。
49EELIOD Linux2.6版使用手册Loadable module support --->50EELIOD Linux2.6版使用手册51EELIOD Linux2.6版使用手册[*] Enable Loadable moduLe Support1．2内核以后，可以使用模块的形式加载功能。
使用模块的形式可以将不经常使用的设备驱动或功能组件编译为一个模块，而不加载到内核中。
当需要该功能的时候，可以动态的加载到内存中调用。
当使用完该功能后，可以将他从内存中卸载。
这种方法可以高效利用内存和减少内核的大小。
同样，当修改这个功能或驱动的时候，我们也不用去编译整个内核。
文件系统，设备驱动等其他功能都可以支持模块加载。
[ ] Set version information on all Symbols for modules表示该模块不跟内核一起发布。
通常选择N。
[*] Kernel module Loader该功能表示内核可以实现模块加载的功能。
不使用insmod和rmmod命令，kerneld程序可以在需要的时候自动调用模块，而在不用该功能的时候，自动卸载该模块。
System Type --->52EELIOD Linux2.6版使用手册(PXA270/250/210-based) ARM system type53EELIOD Linux2.6版使用手册Intel PXA270/250/210 Implementations --Æ进入到子菜单目录，检查XSBase270-EDR平台是否被选择了。
General setup --->54EELIOD Linux2.6版使用手册网络配置，总线协议，电源省电模式将影响整个系统的性能。
55EELIOD Linux2.6版使用手册Memory Technology Devices (MTD) --->56EELIOD Linux2.6版使用手册嵌入式系统的存储系统通常没有硬盘，使用的是基于FLASH 芯片，RAM芯片的系统。
57EELIOD Linux2.6版使用手册Memory Technology Devices (MTD) --->RAM/ROM/Flash chip drivers --->58EELIOD Linux2.6版使用手册Memory Technology Devices (MTD) --->Mapping drivers for chip access --->59EELIOD Linux2.6版使用手册Block devices --->60EELIOD Linux2.6版使用手册该选择是支持以块操作的设备，例如硬盘或CDROM.<*>RAM disk support配置系统支持RAM DISK。
缺省的RAM DISK 容量为8M(8192),改变该值以改变RAM DISK 容量。
61EELIOD Linux2.6版使用手册Networking options --->62EELIOD Linux2.6版使用手册63EELIOD Linux2.6版使用手册[*] Network device support当网络需要连接到互联网或进行SLIP 或PPP 连接的时候需要选择该选项。
Network device support --->Ethernet (10 or 100Mbit) ---><*> SMSC LAN91C111 Support for XSBase270 BoardÆ支持SMSC LAN91C111设备驱动，64EELIOD Linux2.6版使用手册Character devices --->65EELIOD Linux2.6版使用手册支持各种以字符处理的设备，例如终端，视频卡，鼠标或打印机。
66EELIOD Linux2.6版使用手册[*] VirtuaL terminaL支持以字符处理的设备，包括超级终端，鼠标，打印机等。
该功能可以在一个物理终端上实现多个虚拟的终端。
虚拟终端可以打开多个X会话和同时使用多个监视器。
开发板可以支持两个虚拟终端，MINICOM 和LCD.[*] Standard/generic (dumb) SeriaLSupport使能MODEM,串行鼠标和串行设备。
[*] Support for console on Serial port该功能使能串口为系统控制终端。
系统控制终端是可以接收内核发出的信息的设备。
他使用的单用户模块登陆。
例如多个消息可以通过一个串口打印机打印出来。
系统的缺省控制终端通常是/dev/tty0.假如需要改变系统控制终端为串口2的话，在内核配置中，使用67EELIOD Linux2.6版使用手册“ console＝ttys1”。
请参考其他的一些启动文档。
使用串口当作控制终端的话，可以直接使用串口线连接到目标机的串口上，对系统进行控制。
这种调试方式在路由器和网关的linux开发中很常见。
PTY 是有一个软件操作的伪终端设备。
他由主端和从端组成，扮演一个物理终端的角色。
从端虚拟一个终端，主端往从端写或读数据。
典型的主端运行的程序是TELNET 服务器或者是XTERM。
File systems --->配置linux能访问的各种格式的文件系统。
不同的操作系统拥有他自己的文件系统。
通常，需要访问不同文件系统上的文件，需要安装特别的应用程序。
Linux的内核模块可以具有这种访问不同文件系统上文件的能力。
[*] KerneL automounter Support68EELIOD Linux2.6版使用手册自动挂载器（automounter）是一个处理远程系统挂载的工具。
可以支持“NFS filesystem support”[*] Kernel automounter version 4 support (also supports v3)内核版本自动挂载器是没有必要的，所以在这样选择[N]<*> Journalling Flash File System (JFFS2) supportJFFS文件系统是瑞典 AXIS 通信公司开发出来提供电源断电保护的文件系统。
他通用于没有硬盘的迁入式系统中。
[*] /proc file system support/proc是虚拟的文件系统，他提供系统各种状态信息。
说他是虚拟的是指他并不占用系统硬盘空间。
当你访问/proc文件下文件的时候，内核将创建该文件。
通常使用more或者cat程序来查看信息。
[*] /dev/pts file system for Unix98 PTYs虚拟文件系统可以使用“mount –t devpts”命令挂载在/dev/pts上。
该功能用来支持伪终端设备。
例如Unix98 标准。
File systems --->Network File Systems --->69EELIOD Linux2.6版使用手册<*> NFS file system support假如需要使用SLIP、PLIP、PPP或以太网跟别的机器连接的时候需要选择Y。