第五章嵌入式系统进程管理
《嵌入式系统》课程论文——Linux进程调度策略及内存管理机制
Linux进程调度策略及内存管理机制摘要:内存是Linux内核所管理的最重要的资源之一，内存管理系统是操作系统中最为重要的部分。
对于Linux的初学者来说，熟悉Linux的内存管理非常重要。
进程是运行于虚拟地址空间的一个程序。
可以说，任何在Linux系统下运行的程序都是进程。
Linux系统中包括交互进程和批处理进程。
交互进程是由Shell控制和运行的，既可以在前台运行，也可以在后台运行。
批处理进程不属于某个终端，被提交到一个队列中以便顺序执行。
大多数的进程都需要虚拟内存。
Linux进程中最知名的属性就是它的进程号（Process Identity Number，PID）以其父进程号（Parent Process ID，PPID）。
PID、PPID都是非零正整数。
一个PID唯一地标识一个进程。
一个进程创建新进程称为创建了子进程（Child Process），创建子进程的进程称为父进程。
所有进程追溯其祖先最终都会落到进程号为1的进程身上，这个进程叫做init进程，是内核自举后第一个启动的进程。
Init进程的作用是扮演终结父进程的角色。
因为init进程永远不会被终止，所以系统总是确信它的存在，并在必要时以它为参照。
如果某个进程在它衍生出来的全部子进程结束之前被终止，就会出现必须以init为参照的情况。
此时那些失去了父进程的子进程就都会以init作为其父进程。
通过执行ps-af命令，可以列出许多父进程ID为1的进程。
Linux提供了一条pstree命令，允许用户查看系统内正在运行的各个进程之间的继承关系。
直接在命令行输入pstree，程序会以树状结构方式列出系统中正在运行的各进程之间的继承关系。
关键词:linux; 进程调度；调度策略；内存管理Linux kernel process scheduling and memory management Abstract:Linux kernel memory is managed by one of the most important resources, memory management system is the most important part of the operating system. For Linux beginners to be familiar with Linux's memory management is very important.Linux kernel memory is managed by one of the most important resources, memory management system is the most important part of the operating system. For Linux beginners to be familiar with Linux is memory management is very important.Process is running on a virtual address space of a program. Can be said that any program running under Linux system is the process. Linux system, including the interactive process and the batch process. Interactive process is controlled and run by the Shell, both running in the foreground, you can also run in the background. Batch process does not belong to a terminal, to be submitted to a queue for order execution. Most of the process requires virtual memory bstract .Linux is best-known properties of the process is its process ID (Process Identity Number, PID) to the parent process ID (Parent Process ID, PPID). PID, PPID is non-zero positive integer. A PID uniquely identifies a process. Create a new process, a process known as creating a child process (Child Process), the process of creating the child process is called parent. All processes will eventually fall back to their ancestral process of the process number 1, the body, this process is called init process is the kernel bootstrap process started after the first. Init process is playing the role of the end of the role of the parent process. Because the init process is never terminated, so the system is always convinced that it exists, and, where necessary to it as a reference. If a process in which all derived from the child process is terminated before the end, there will have to init for the reference situation. At this point those who have lost a parent on the child process to init as the parent process will be. Through the implementation of the ps-af command, you can list a number of parent process ID as a process. Linux provides a pstree command, allowing users to view system and each process is running between the inheritance. Directly on the command line input pstree, procedures will be listed in the system tree structure means the process of running the inheritance relationship between.Key words:linux; Process scheduling; Scheduling strategy; Memory management内存是Linux内核所管理的最重要的资源之一，内存管理系统是操作系统中最为重要的部分。
嵌入式系统进程管理
安全与可靠性的挑战
1 2 3
防止非法访问
嵌入式系统可能面临来自外部的非法访问和攻击， 进程管理需采取安全措施，确保系统的安全性和 稳定性。
数据完整性和保密性
嵌入式系统处理的数据可能涉及隐私和机密，进 程管理需采取加密和校验等措施，确保数据的安 全性。
故障恢复和容错
嵌入式系统可能面临各种故障和异常情况，进程 管理需具备故障恢复和容错能力，确保系统的可 靠性和稳定性。
多任务处理的挑战
任务调度
嵌入式系统通常需要同时处理多 个任务，进程管理需合理调度任 务，确保系统的实时性和性能。
任务优先级
不同任务可能有不同的优先级和 紧急程度，进程管理需根据实际 情况设置合理的优先级，以满足 任务需求。
任务同步与通信
多个任务之间可能存在依赖关系 和通信需求，进程管理需提供有 效的同步与通信机制，确保任务 的正确执行。
04
嵌入式系统进程管理面临的挑 战
资源受限的挑战
内存限制
嵌入式系统通常具有有限的内存 资源，要求进程管理必须高效地 使用内存，避免内存溢出或浪费。
处理器能力
嵌入式系统的处理器能力有限，要 求进程调度和执行必须快速且高效， 以满足实时性和性能要求。
I/O资源
嵌入式系统通常具有有限的I/O资源， 如串口、GPIO等，进程管理需合理 分配和使用这些资源。
进程同步
在嵌入式系统中，多个进程可能需要协同工作以完成一项任 务。进程同步机制确保这些进程按照预定的顺序和时间点执 行，避免冲突和竞态条件。
进程通信
嵌入式系统中的进程之间需要进行数据交换和信息传递。进 程通信机制提供了一种可靠、高效的方式来交换数据，确保 不同进程之间能够正确地协同工作。
嵌入式系统(第二版)第一至第五章课后答案
第一章思考与练习1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。
答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒2、什么叫嵌入式系统嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)嵌入式片上系统(System On Chip)4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。
其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。
再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了32 位CPU 的多任务潜力。
第二章1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务是什么？项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。
识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。
提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。
执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。
结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。
2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。
需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险3、何谓系统规范？制定系统规范的目的是什么？规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。
嵌入式系统-Chapter5-任务管理与调度
Task
Task
Task
Infinite Loop
Low Priority Task
Task
Splitting an application into Tasks
电子科技大学嵌入式软件工程中心
Task demo based on uCOS
int {
main(void)
// Initialize uCOS-II. OSInit(); // Create the first task OSTaskCreate(TestTask1, (void *) 11, &TestTaskStk1[TASK_STK_SIZE], 11); // Start multitasking. OSStart(); return 0;
• • • • • 进程
•
早期的进程，包含了以下两个方面的内容：
– 资源。进程是资源分配的基本单位，一个进程包 括一个保存进程映像的虚拟地址空间、主存、I/O 设备和文件等资源。 – 调度执行。进程作为操作系统的调度实体，是调 度的基本单位。
void YourTask (void *pdata) { /* USER CODE */ OSTaskDel(OS_PRIO_SELF); }
电子科技大学嵌入式软件工程中心
void TestTask2(void *pdata) { while (1) { printf("%4u: ***** Test Task 22 *****\n", OSTime); OSTimeDly(1); } }
嵌入式系统及应用
电子科技大学嵌入式软件工程中心
第五章 任务管理与调度
电子科技大学嵌入式软件工程中心
主要内容
操作系统第四版课后习题答案
操作系统第四版课后习题答案操作系统第四版课后习题答案在学习操作系统的过程中，课后习题是巩固知识的重要环节。
本文将为大家提供操作系统第四版课后习题的答案，帮助大家更好地理解和掌握相关知识。
第一章引论1. 操作系统的定义是什么？答：操作系统是计算机系统中的一个软件，它管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供一个简单、一致的接口。
2. 操作系统的主要功能有哪些？答：操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和用户接口等。
3. 解释并区分多道程序和多任务操作系统。
答：多道程序操作系统是指能够同时运行多个程序的操作系统，通过时间片轮转的方式实现程序的并发执行。
而多任务操作系统是指能够同时运行多个任务的操作系统，任务之间可以是并行执行的。
第二章进程管理1. 进程和程序的区别是什么？答：进程是程序在执行过程中的实体，包括程序计数器、寄存器和栈等，而程序是存储在磁盘上的可执行文件。
2. 什么是进程控制块（PCB）？答：进程控制块是操作系统中用来管理和控制进程的数据结构，包括进程的标识符、状态、优先级、程序计数器和寄存器等信息。
3. 进程的状态有哪些？答：进程的状态包括就绪状态、运行状态和阻塞状态。
第三章内存管理1. 什么是虚拟内存？答：虚拟内存是一种扩展内存的技术，将磁盘空间作为辅助内存来扩展物理内存的容量。
2. 什么是页面置换算法？答：页面置换算法是用于虚拟内存管理中的一种算法，当物理内存不足时，根据一定的策略选择一个页面将其从内存中置换出去，以便为新的页面腾出空间。
3. 什么是内存分配算法？答：内存分配算法是用于管理和分配内存的一种算法，包括连续分配、非连续分配和分段分页等。
第四章文件系统管理1. 文件系统的作用是什么？答：文件系统是操作系统中用于管理和组织文件的一种机制，它提供了对文件的创建、读写、删除等操作。
2. 什么是文件控制块（FCB）？答：文件控制块是操作系统中用于管理文件的数据结构，包括文件的属性、位置、大小和权限等信息。
11嵌入式操作系统14-进程管理
进程环境
进程的状态5个
运行态：进程正在使用CPU运行的状态。处于运行态的进程又称 为当前进程（current process）。 可运行态：进程已分配到除CPU外所需要的其它资源，等待系统 把CPU分配给它之后即可投入运行。 等待态：又称睡眠态，它是进程正在等待某个事件或某个资源时 所处的状态。 等待态进一步分为可中断的等待态和不可中断的等 待态。处于可中断等待态的进程可以由信号(signal)解除其等待态。 处于不可中断等待态的进程，一般是直接或间接等待硬件条件。 它只能用特定的方式来解除，例如使用唤醒函数wake_up()等。 暂停态：进程需要接受某种特殊处理而暂时停止运行所处的状态。 通常进程在接受到外部进程的某个信号进入暂停态，例如，正在 接受调试的进程就处于这种状态。 僵死态：进程的运行已经结束，但它的任务结构体仍在系统中。
task_struct中的 struct task_struct *next_task, *prev_task
进程链表
for_each_task宏扫描整个进程链表
SET_LINKS和REMOVE_LINKS宏用来分 别在进程链表中插入和删除一个进程描 述符。
p_opptr 指向原始的父进程 p_pptr 指向当前的父进程 p_cptr 指向最年轻的子进程 p_ysptr 指向弟进程 p_osptr 指向兄进程
Linux进程的任务结构体
进程的族亲关系 :
0号进程是所有进程的父进程， 0号创建init进 程，init完成相关初始化，执行相关程序。
Linux进程的任务结构体
进程间的链接信息
进程的调度信息
Linux进程的任务结构体
嵌入式系统教学：操作系统2-进程基本描述PPT课件
嵌入式系统的进程通常需要具备较高的可 靠性，以确保系统的稳定性和安全性。
嵌入式系统中进程调度策略
优先级调度
根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程优先获得处理器资源。
时间片轮转
将处理器时间分配给各个进程，每个进程分配一个时间片，当时间片 用完后，调度器将该进程移至就绪队列的末尾。
动态优先级调度
根据进程的实时性和重要程度动态调整优先级，以确保高优先级的实 时进程能够及时获得处理器资源。
通信协议
进程通信需要遵循一定的协议，包括 发送和接收消息的格式、同步和协调 的规则等。
通信效率
进程通信的效率取决于所采用的通信 方式和协议，以及通信过程中涉及的 数据量和传输速度等因素。
04 进程同步与互斥
临界区与互斥
临界区
临界区是一段互斥执行的代码，同一 时间只能有一个进程进入临界区执行 ，以避免多个进程同时访问共享资源 而引发数据不一致问题。
死锁与饥饿问题
死锁
死锁是指多个进程互相等待对方释放资源而导致的僵局状态，没有任何一个进程 能够继续执行。为了解决死锁问题，可以采用死锁预防、检测和解除等方法。
饥饿问题
饥饿问题是指由于多个进程竞争有限资源而导致的某些进程长时间得不到服务策略来确保所有 进程都能获得足够的资源和服务。
多级反馈队列调度
将就绪队列划分为多个优先级不同的队列，每个队列采用不同的调度 算法，以满足不同类型进程的需求。
嵌入式系统中进程通信方式
信号传递
通过信号量、条件变量等机制实现进程间的同步和互斥 。
管道通信
通过管道实现进程间的有序数据传输，通常用于父子进 程间的通信。
ABCD
共享内存
通过共享内存区域实现进程间的数据传输和共享。
嵌入式实时操作系统中任务管理的考点
嵌入式实时操作系统中任务管理的考点示例文章篇一：《嵌入式实时操作系统中任务管理的考点，我来告诉你！》嘿，小伙伴们！今天我想跟你们聊聊一个超酷但也有点难的东西——嵌入式实时操作系统中的任务管理考点。
你们可别一听就觉得头疼，跟着我，就像在冒险一样，可有趣啦。
我先说说啥是嵌入式实时操作系统吧。
就好比一个超级智能的小管家，住在那些小小的电子设备里，像我们的智能手表啦，汽车里控制各种功能的小电脑啦。
这个小管家要管好多事情，任务管理就是它的一个超级重要的工作。
那任务管理都管啥呢？这就像我们在学校里，老师要管理我们学生一样。
任务就像是一个个学生，每个任务都有自己要做的事儿。
比如说，在智能手表里，有个任务是显示时间，还有个任务可能是记录我们走的步数。
这些任务都不能乱，得按照一定的顺序和规则来运行。
第一个考点呀，就是任务的状态。
这就像我们的心情一样有好几种状态呢。
有就绪状态，就好比我们在课间休息好了，准备好上下一节课了，任务在这个状态就是等着被执行。
还有运行状态，这就像我们正在上课，这个任务正在做它该做的事情呢。
再有就是阻塞状态，这可就像我们被老师罚站啦，不能做自己的事儿，比如说任务在等某个资源，像等传感器传来数据，它就得停在那儿，等数据到了才能继续。
我就想啊，任务在阻塞状态的时候是不是也像我们被罚站的时候一样着急呢？再说说任务的优先级吧。
这就像在我们班级里，有的同学的事情比较紧急，得先处理。
在任务管理里，优先级高的任务就会先被执行。
比如说，在汽车的控制系统里，如果有个任务是检测刹车信号，那这个任务的优先级肯定很高，因为要是不先处理这个，车就可能出大问题啦。
那怎么确定优先级呢？这就有好多方法啦。
有的是根据任务的紧急程度来定，有的是根据任务的重要性。
我就在想，如果任务会说话，优先级低的任务会不会对优先级高的任务说：“你先走吧，你比较重要。
”就像我们有时候会让着急的同学先去做事情一样呢。
任务的调度算法也是一个大考点哦。
实时操作系统考试复习内容
第一章嵌入式系统导论1、RTOS指的是什么？嵌入式系统的定义是什么？P2RTOS指的是嵌入式实时操作系统（Real Time Operating System）。
嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2、按嵌入式软件结构分类，嵌入式系统可分为哪几类？P9循环轮询系统、前后台系统、单处理器多任务系统、多处理器多任务系统第三章嵌入式软件系统1、什么是“零拷贝”（零复制）技术？P71-72所谓“零拷贝”技术，是指TCP/IP协议栈没有用于各层间数据传递的缓冲区，协议栈各层间传递的都是数据指针，只有当数据最终要被驱动程序发送出去或是被应用程序取走时，才进行真正的数据搬移。
2、（并发，多任务多操作系统）目前操作系统的体系结构有哪些？单块结构、层次结构、客户/服务器（微内核）结构。
第四章嵌入式实时内核基础1、中断响应时间、中断延迟时间的概念是什么？什么是响应性？P126、P124、P94中断响应时间是指从中断发生到开始执行用户中断服务程序的第一条指令之间的时间。
中断延迟时间是指从中断发生到系统获知中断，并且开始执行中断服务程序所需要的最大滞后时间。
响应性是指识别外部事件，并服务该事件。
中断延迟时间=最大关中断时间+中断嵌套时间+硬件开始处理中断到开始执行ISR第一条指令之间的时间最大关中断时间=MAX[MAX(内核关中断时间)，MAX（应用关中断时间）]中断响应时间=中断延迟+保存CPU内部寄存器的时间中断响应时间（抢占式调度）=中断延迟+保存CPU内部寄存器的时间+内核中断服务程序入口函数的执行时间2、可抢占内核与抢占式调度的概念分别是什么？P97可抢占内核：即使正在执行的是内核服务函数，也能响应中断，并且中断服务程序退出时能进行任务重新调度。
如果有优先级更高的任务就绪，就立即让高优先级任务运行，不要求回到被中断的任务，将未完成的系统调用执行完。
嵌入式实时操作系统的任务管理及任务调度
1、嵌入式实时操作系统简介1．1英文名Embedded Real-time Operation System，简写为RTOS。
1.2.1定义：当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之来控制生产过程或对处理系统作出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的嵌入式操作系统。
（注：在工业控制、军事设备、航空航天等领域对系统的响应时间有苛刻的要求，这就需要使用实时系统。
我们常常说的嵌入式操作系统都是嵌入式实时操作系统。
比如μC/OS-II、eCOS和Linux。
故对嵌入式实时操作系统的理解应该建立在对嵌入式系统的理解之上加入对响应时间的要求。
）1.2.2 IEEE定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。
1.2.3一般定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗格要求的专用计算机系统。
1 . 3分类：VxWorks，uC/OS-Ⅱ，uClinux，eCos，RTXC等。
2、嵌入式实时操作系统的任务管理2．1 任务管理：是嵌入式实时操作系统的核心和灵魂，决定了操作系统的实时性能。
它通常包含优先级设置、多任务调度机制和时间确定性等部分。
2.1.1 优先级设置：嵌入式操作系统支持多任务，每个任务都具有优先级，任务越重要，赋予的优先级应越高。
优先级的设置分为静态优先级和动态优先级两种。
静态优先级指的是每个任务在运行前都被赋予一个优先级，而且这个优先级在系统运行期间是不能改变的；动态优先级则是指每个任务的优先级(特别是应用程序的优先级)在系统运行时可以动态地改变。
2.1.2 多任务调度机制：任务调度主要是协调任务对计算机系统资源的争夺使用。
对系统资源非常匮乏的嵌入式系统来说，任务调度尤为重要，它直接影响到系统的实时性能。
通常，多任务调度机制分为基于优先级抢占式调度和时间片轮转调度。
（1）基于优先级抢占式调度：系统中每个任务都有一个优先级，核总是将CPU分配给处于就绪态的优先级最高的任务运行。
嵌入式系统教学：操作系统5-进程管理PPT课件
任务调度策略
基于优先级、时间片轮转、抢占式等 策略进行任务调度。
调度算法的评估
通过系统的稳定性、响应时间、吞吐 量等指标对调度算法进行评估和优化。
03 进程同步与通信
信号量机制
信号量是一个整数值，通常用于表示可用资源 的数量。
嵌入式系统中的进程调度策略
优先级调度
时间片轮转
根据任务的优先级进行调度， 优先级高的任务先执行。
将时间划分为固定长度的时 间片，每个任务分配一个时 间片，当时间片用完时，调 度器切换到下一个任务。
抢占式调度
当前正在执行的进程可以被 具有更高优先级的进程中断 并执行。
静态调度
在编译时确定任务的执行顺 序和时间分配，适用于可预 测的、周期性的任务。
优先级调度
根据进程优先级进行调度，优先级高的进程 优先获得处理器时间。
最短作业优先（SJF）
优先调度预计运行时间最短的进程。
多级反馈队列调度
将进程按照优先级放入不同的队列，每个队 列采用不同的调度算法。
实时系统调度
硬实时系统调度
要求系统在规定的时间内对外部请求 做出响应，否则会导致严重后果。
软实时系统调度
嵌入式系统中进程同步与通信的实现
信号量
使用信号量进行进程同步，确保对共享资源 的互斥访问。
消息队列
通过消息队列实现进程间的通信，可以传递 数据和控制信息。
共享内存
通过共享内存实现进程间的数据共享和通信， 提高数据传输效率。
管道
管道是一种半双工的通信方式，可以实现两 个进程间的有序数据传输。
THANKS FOR WATCHING
嵌入式系统软件及操作系统3进 程 管 理
(2)处理机状态信息
通用寄存器,指令计数器,程序状态字 通用寄存器,指令计数器, PSW), ),用户栈指针等 (PSW),用户栈指针等
(3)进程调度信息
进程状态.指明进程的当前状态,以作 进程状态.指明进程的当前状态, 为进程调度和进程对换时的依据. 为进程调度和进程对换时的依据.
进程优先级. 进程优先级.用于描述进程使用处 理机的优先级别的一个整数, 理机的优先级别的一个整数,优先级别高 的进程先获得处理机. 的进程先获得处理机. 进程调度所需的其他信息. 进程调度所需的其他信息.如进程已 等待CPU的时间总和 的时间总和, 等待CPU的时间总和,进程已执行的时间 和等. 总 和等. 事件.指进程被阻塞的原因. 事件.指进程被阻塞的原因.
(1)间断性. 间断性. (2)失去封闭性. 失去封闭性. (3)不可再现性. 不可再现性.
3.1.2 进程的定义和特征
1.进程的定义
进程是一个具有一定独立功能的程序关 于某个数据集合的一次运行活动. 于某个数据集合的一次运行活动.
2.进程的特征 (1)结构特征 (2)动态性 (3)并发性 (4)独立性 (5)异步性
一个含有访问某一临界资源的循环进程可 描述如下: 描述如下: while(TRUE) { entry section critical section exit section remainder section }
4.同步机制应遵循的准则 空闲让进. (1)空闲让进. 忙则等待. (2)忙则等待. 让权等待. (3)让权等待. 有限等待. (4)有限等待.
P原语操作的主要动作是: 原语操作的主要动作是: value减 (1)S.value减1; value 减 后仍大于或等于零, ( 2 ) 若 S.value减1 后仍大于或等于零 , 则 进程继续执行; 进程继续执行; value减 后小于零, ( 3 ) 若 S.value 减 1 后小于零 , 则该进程被 阻塞, 阻塞 , 进入与该信号量相对应的等待队列 L中,然后转进程调度. 然后转进程调度. P原语操作的功能框图如图3.8. 原语操作的功能框图如图3
操作系统的基本原理与应用
操作系统的基本原理与应用操作系统是一类重要的软件系统，它是管理计算机硬件和应用程序的系统软件。
作为计算机系统中最基本的软件，操作系统在计算机体系结构、软件设计和应用开发中扮演着非常重要的角色。
操作系统为计算机提供了资源管理、文件管理、进程管理、内存管理、设备驱动程序等功能。
本文将讨论操作系统的基本原理与应用。
一、操作系统的基本原理操作系统的基本原理包括以下几个方面：1. 进程管理进程是计算机系统中最基本的单元，也是操作系统必须管理的对象。
操作系统通过进程管理来维护系统中各个运行的进程，包括进程的创建、撤销、调度、同步等操作，以确保进程的正常运行。
2. 内存管理内存管理是操作系统中非常关键的一个部分，它的目的是管理内存资源，使得计算机系统中的各个进程都能得到足够的内存空间。
操作系统通过内存管理来实现内存的分配、回收、保护等操作。
3. 设备管理设备管理是操作系统中的一个非常重要的部分，它的目的是管理计算机系统中的各种设备，包括硬盘、打印机、键盘等。
操作系统通过设备管理来控制设备的访问、分配、协调、检测等操作。
4. 文件管理文件管理是操作系统中一个非常重要的功能，它的目的是管理计算机系统中各类文件，包括创建、删除、复制、移动等操作。
文件管理使得计算机系统中的文件能够被正确地组织和存储，方便用户使用。
二、操作系统的应用操作系统的应用非常广泛，包括以下几个方面：1. 个人计算机操作系统在个人计算机上的应用非常广泛，几乎所有的个人计算机都需要操作系统的支持。
操作系统为个人计算机提供了系统资源管理、应用程序启动、界面支持等功能，使得个人计算机的使用变得更加方便和高效。
2. 服务器系统服务器系统是指能够提供特定服务的计算机系统，如Web服务器、邮件服务器、数据库服务器等。
操作系统在服务器系统中的应用非常广泛，它通过进程管理、内存管理、设备管理等功能来保证服务器的正常运行。
3. 嵌入式系统嵌入式系统是指集成了计算机技术的各种设备和系统，如手机、数字电视、智能家居等。
嵌入式linux进程管理机制的工作原理_概述说明
嵌入式linux进程管理机制的工作原理概述说明1. 引言1.1 概述进程管理是操作系统中的重要组成部分，它负责处理和控制系统中各个进程的创建、运行和销毁。
在嵌入式Linux系统中，进程管理机制对于实现系统资源合理利用、进程调度和协作等方面具有关键作用。
本文将介绍嵌入式Linux进程管理机制的工作原理，并从进程简介、进程创建与销毁、以及进程调度等角度进行阐述。
同时，还将概述该机制的基本原理、进程控制块（PCB）的结构与功能，以及进程调度算法的工作流程。
1.2 文章结构为了更好地描述嵌入式Linux进程管理机制的工作原理，本文分为五个主要部分。
第一部分为引言，介绍文章的目的和结构，并简要概述嵌入式Linux进程管理机制以及其重要性。
第二部分将详细介绍嵌入式Linux进程管理机制。
这包括对进程概念的简单介绍，以及如何创建、销毁和调度进程等方面知识。
第三部分将对工作原理进行概述。
具体涉及到进程管理机制的基本原理，PCB 数据结构的组成与功能，以及进程调度算法的工作流程。
第四部分将通过实例分析来加深对嵌入式Linux进程管理机制的理解。
这包括进程创建与销毁过程分析、进程调度策略比较分析，以及PCB数据结构设计优化思路的讨论。
最后一部分为结论与展望。
我们将总结本文内容并提炼出重点观点，并对嵌入式Linux进程管理机制进行未来发展展望和建议。
1.3 目的本文旨在深入了解嵌入式Linux下的进程管理机制，全面掌握其工作原理和相关概念，以及对实际应用中可能遇到的问题给出合理解决方案。
希望通过本文的阐述和讨论，读者能够更好地理解并应用嵌入式Linux进程管理机制，提高系统性能和资源利用效率。
同时，也为未来嵌入式Linux系统开发和优化提供参考和指导。
2. 嵌入式Linux进程管理机制2.1 进程简介在嵌入式系统中，进程是操作系统中最基本的执行单元。
进程代表了一个程序的执行过程，它拥有自己的代码空间、数据空间和执行状态等属性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2．进程控制块
进程控制块是进程实体的一部分，是 操作系统中最重要的记录型数据结构。 PCB中记录了操作系统所需的，用于描 述进程进展情况及控制进程运行所需的 全部信息。
PCB是进程存在的惟一标志。 一般把PCB存放在操作系统专门开辟
的PCB区内。
第五章嵌入式系统进程管理
第五章嵌入式系统进程管理
5.2.2 进程控制的概念 进程控制是进程和处理机管理的一个
重要任务。所谓进程控制，就是系统使用 一些具有特定功能的程序段来创建、撤消 进程以及完成进程在各种状态之间的转换， 从而达到多进程高效率并发执行和协调资 源共享的目的。
第五章嵌入式系统进程管理
5.2.3 进程的创建与撤消
PCB1
PCB2
索 引
方
PCB3
式
示
PCB4
意
图
PCB5
PCB6
PCB7
...
第五章嵌入式系统进程管理
5.2 进 程 控 制
5.2.1 操作系统内核 为了防止操作系统及关键数据（如PCB
等）受到用户程序有意无意的破坏，通常 将处理机的执行状态分成系统态和用户态 两种。
第五章嵌入式系统进程管理
（1）系统态。它具有较高特权，能执行 一切指令，访问所有寄存器和存储区。
第五章嵌入式系统进程管理
程序并发执行时具有如下特征。
（1）间断性。 （2）失去封闭性。 （3）不可再现性。
第五章嵌入式系统进程管理
5.1.2 进程的定义和特征
1．进程的定义
进程是一个具有一定独立功能的程序 关于某个数据集合的一次运行活动。
第五章嵌入式系统进程管理
2．进程的特征 （1）结构特征 （2）动态性 （3）并发性 （4）独立性 （5）异步性
第五章嵌入式系统进程管理
① 链接方式
执行指针 就绪队列指针 阻塞队列指针 空闲队列指针
PCB1
4
PCB2
3
PCB3
0
PCB4
8
PCB5
PCB6
7
PCB7
9
PCB8
0
PCB9
11
...
PCB链接队列示意图
第五章嵌入式系统进程管理
② 索引方式
PCB
执行指针 就绪表指针
阻塞表指针
就绪索引表 阻塞索引表
1．进程的创建 2．进程的撤消
第五章嵌入式系统进程管理
5.2.4 进程的阻塞与唤醒
1．进程的阻塞 2．进程的唤醒
第五章嵌入式系统进程管理
第五章嵌入式系统进程管理
（4）进程控制信息
• 程 序和数据的地址。指出该进程 的程序和数据所在的内存或外存地址， 以便再调度到该进程执行时，能从中找 到其程序和数据。
• 进程同步和通信机制。指实现进 程同步和进程通信时所必须的机制，如 消息队列指针、信号量等。这些数据应 全部或部分地存放在PCB中。
第五章嵌入式系统进程管理
• 资源清单。它是一张列出了除 CPU之外的进程所需的全部资源和已经 分配给该进程的资源清单。
• 链接指针。它给出了本进程 （PCB）所在队列的下一个进程的PCB 首地址。
在一个系统中，通常拥有数十个、数 百个乃至数千个PCB。为了对PCB进行 有效地管理，系统应把所有的PCB用适 当的方式组织起来。目前常用的PCB组 织方式有链接方式和索引方式两种。
在进程控制块中，主要包括下述4方 面的信息。
（1）进程描述信息
• 进程标识符。每个进程都有惟一 的进程标识符，用以识别不同的进程。
• 用户名或用户标识号。每个进程 都隶属于某个用户，有利于资源共享与 保护。
• 家族关系。标识进程之间的家族关系。
第五章嵌入式系统进程管理
（2）处理机状态信息
通用寄存器、指令计数器、程序状态字 （PSW）、用户栈指针等
进程管理
1 进程的基本概念 2 进程控制 3 进程互斥和同步 4 进程通信 5 进程调度 6 死 锁 7 线 程 8 Linux中的进程管理
第五章嵌入式系统进程管理
5.1 进程的基本概念
5.1.1 程序的顺序执行和并发执行
1．程序的顺序执行
所谓程序的顺序执行是指该程序独占 整个系统中的所有资源，处理机严格按照 程序所规定的顺序进行操作，只有在前一 个操作执行完后，才进行后继操作。
第五章嵌入式系统进程管理
5.1.3 进程的状态及其转换
1．进程的基本状态 （1）就绪状态
当进程已分配到除处理机以外的所有 必要的资源后，只要再获得处理机便可立 即执行，这时进程的状态称为就绪状态。
第五章嵌入式系统进程管理
（2）执行状态
执行状态是指进程已获得处理机、 其程序正在执行的状态。
（3）阻塞状态
第五章嵌入式系统进程管理
程序的顺序执行有以下特征。
（1）顺序性。 （2）封闭性。 （3）可再现性。
第五章嵌入式系统进程管理
2．多道程序设计的引入
执行环境具有下述3个特点。
（1）独立性。 （2）随机性。 （3）资源共享。
第五章嵌入式系统进程管理
3．程序的并发执行
程序的并发执行可总结为：一组在逻 辑上互相独立的程序或程序段在执行过 程中其执行时间在客观上互相重叠，即 一个程序段的执行尚未结束，另一个程 序段的执行已经开始的执行方式。
（2）用户态。这是具有较低特权的执行 状态，只能执行规定的指令，访问指定的 寄存器和存储区。
第五章嵌入式系统进程管理
（3）操作系统内核： 在进行层次设计时，通常将一些与硬
件紧密相关的模块，诸如中断处理程序、 常用的设备驱动程序以及运行频率较高的 模块（如时钟管理、进程调度和公共基本 操作模块）都安排在紧靠硬件的软件层次 中，并使之常驻内存，以提高操作系统的 运行效率，通常把这一部分称为操作系统 的内核（Kernel）。
正在执行的进程因发生某事件而暂 时无法继续执行时，便放弃处理机而处 于暂停状态，这种暂停状态被称为阻塞 状态。
第五章嵌入式系统进程管理
2．进程的状态转换
进程的3种基本状态及其转换 第五章嵌入式系统进程管理
5.1.4 进程的结构
1．进程的实体
（3）进程调度信息
• 进程状态。指明进程的当前状态，以 作为进程调度和进程对换时的依据。
第五章嵌入式系统进程管理
进程优先级。用于描述进程使用处理机 的优先级别的一个整数，优先级别高的 进程先获得处理机。
进程调度所需的其他信息。如进程已等 待CPU的时间总和、进程已执行的时间 总 和等。
事件。指进程被阻塞的原因。