嵌入式操作系统全解
嵌入式操作系统讲解
嵌入式操作系统讲解嵌入式操作系统是一种特殊的操作系统，用于嵌入到各种嵌入式设备中，例如智能手机、电子器件、汽车以及工业控制系统等。
它的目标是提供稳定、高效、安全、可靠的操作环境，以满足嵌入式设备的特殊需求。
在本文中，我们将探讨嵌入式操作系统的基本概念、设计原则以及应用领域等方面内容。
嵌入式操作系统最重要的特点之一就是它的尺寸和资源占用要远远小于传统的桌面操作系统。
因为嵌入式设备通常具有有限的内存和处理能力，所以嵌入式操作系统必须经过精心设计，以满足资源限制的要求。
比如，有些嵌入式操作系统的内存占用只有几十KB，而运行在嵌入式设备上的应用程序只需几百KB的内存。
嵌入式操作系统还需要具备实时性能。
实时性能是指操作系统能够在给定的时间限制内响应外部事件或产生输出结果的能力。
与桌面操作系统不同的是，嵌入式设备常常面临各种实时任务，如控制、监视和通信等，所以嵌入式操作系统需要保证任务能够及时完成，并满足所设定的时间限制。
嵌入式操作系统的设计原则包括可定制性、模块化、可靠性和安全性等。
可定制性是指嵌入式操作系统能够根据具体需求进行定制，包括裁剪不需要的组件，配置系统参数，以及添加新的功能等。
模块化是指嵌入式操作系统由多个模块组成，每个模块具有独立的功能，并能够方便地进行修改和扩展。
可靠性是指嵌入式操作系统能够长时间稳定运行，不易崩溃或死机。
安全性是指嵌入式操作系统能够保护系统和数据的安全，防止非法访问和恶意攻击。
嵌入式操作系统的应用领域非常广泛。
其中最常见的应用之一就是智能手机。
智能手机通常需要运行多个应用程序，并提供各种功能，如通话、短信、上网、音乐、视频等。
由于智能手机的资源有限，所以嵌入式操作系统必须能够高效地管理系统资源，并保证多个应用程序之间的安全隔离。
同时，嵌入式操作系统还要支持多种无线通信技术，如GSM、CDMA、WCDMA、LTE等。
另一个应用领域是汽车电子系统。
现代汽车中有许多嵌入式控制单元，用于控制发动机、制动系统、车身稳定性控制、娱乐系统等。
嵌入式操作系统
CHAPTER嵌入式操作系统学习重点1. 在嵌入式系统蓬勃发展的今天，嵌入式操作系统是其中不可或缺的部 分。
本章将详细介绍嵌入式操作系统所具备的特点和内部基本架构等内容。
2. 几乎大多数的嵌入式操作系统都是实时操作系统。
本章将介绍实时操 作系统的概念，并且说明如何评估一个实时操作系统的效能，为了达到良好 的效能，一个实时操作系统需要提供哪些服务或符合哪些条件。
3. 嵌入式操作系统的效能通常取决于核心程序。
本章将对任务管理、工 作调度、内存管理和虚拟内存等核心工作做进一步介绍。
嵌入式操作系统开发与应用程序设计最早的嵌入式系统的主要工作是监管与控制设备或机器的运行， 因此， 早期的嵌入式系统 大部分都应用于特殊功能的工业用计算机。
为了让生产线全面自动化， 早期的工业用计算机经 常会搭配嵌入式系统来达到自动化的效果。
因此，这样的嵌入式系统需要具备相当的稳定性， 且不会太过复杂，大部分都是为了特定功能而设计的。
随着时代和技术的发展，嵌入式系统已 慢慢普及到我们一般的生活中。
嵌入式系统现今应用在许多消费型电子商品上，例如 PDA、 智能型手机、甚至是冰箱等信息家电，在我们的生活中，嵌入式系统已经是不可或缺的生活必 需品。
除了应用于大型家电上的嵌入式系统外，其余嵌入式系统商品为了满足用户的需求，大 部分都设计得比较轻薄短小，有利于用户携带，不需要用户额外携带太多大小配件。
同时，为 了用户方便， 希望用户不需要把太多消费性电子商品带在身上， 嵌入式系统商品也朝向多机一 体设计。
嵌入式系统最大的特色就在于其稳定性， 而其稳定性必须依靠嵌入式操作系统来辅助。
同 时也因为系统所具备的功能日趋广泛且复杂， 所以嵌入式操作系统也越来越多样化， 嵌入式操 作系统在嵌入式系统中的地位就越发重要。
在本章中，将介绍嵌入式操作系统，并介绍其核心 程序的运行方式，来说明嵌入式操作系统如何维持系统的稳定性。
1.1嵌入式操作系统概论由上述嵌入式系统的定义便可以知道， 用于嵌入式系统上的操作系统， 会与一般计算机所 使用的操作系统有着极大的差异， 而且因为嵌入式系统几乎都是为了专业特定功能或是为客户 量身订做而设计的，所以搭配使用于系统上的操作系统，也都必须为该系统专门定做，才可以 符合系统要求。
3、嵌入式操作系统介绍
——ARM与C/OS-Ⅱ
北京航空航天大学 智能嵌入式技术工作室
王田苗 魏洪兴
1
第四讲、嵌入式实时操作系统分析
一、操作系统概述 二、嵌入式实时操作系统C/OS 三、嵌入式Linux简介 四、WinCE
2
一、操作系统的发展
串行处理 简单批处理系统——IBMSYS 多通道程序批处理系统 分时操作系统 实时操作系统
33
任务控制块结构
Struct os_tcb {
OS_STK *OSTCBStkPtr;
struct os_tcb *OSTCBNext; struct os_tcb *OSTCBprev;
事件控制块的指针
OS_EVENT *OSTCBEventPtr;
void
*OSTCBMsg;
INT16U OSTCBDly; INT8U OSTCBStat;
21
µC/OS-II提供的系统服务
信号量 带互斥机制的信号量
减少优先级倒置的问题 事件标志 消息信箱 消息队列 内存管理 时钟管理 任务管理
22
µC/GUI and µC/FS
µC/GUI 嵌入式的用户界面 用ANSI C书写 支持任何8, 16, 32-bits CPU 彩色，灰、度，等级或黑白显示 代码尺寸小
3
批处理操作系统
工作方式： 用户将作业交给系统操作员 系统操作员将许多用户的作业组成一批作业 之后输入到计算机中，在系统中形成一个自动转接
的连续的作业流 启动操作系统 系统自动、依次执行每个作业 最后由操作员将作业结果交给用户
4
分时操作系统
工作方式:
一台主机连接了若干个终端 每个终端有一个用户在使用 交互式的向系统提出命令请求 系统接受每个用户的命令 采用时间片轮转方式处理服务请求 并通过交互方式在终端上向用户显示结果 用户根据上步结果发出下道命令
第一章：嵌入式系统与嵌入式操作系统讲解
开发平台是通用计算机
二次开发性 应用程序
一般不能再做编程开发
固定 应用软件与操作系统整合一体
在系统中运行
应用程序可重新编制 多种多样，与操作系统相互独立
嵌入式软件系统
嵌入式软件是计算机软件的一种 安装运行在嵌入式系统上，控制嵌入式系统的
运行。它既具有通用计算机软件的一般特性， 也有自身的独特属性。 理解嵌入式软件的特有属性，可以从软件功能 作用及其运行平台等角度进行分析。
嵌入式系统的多种解释
嵌入式系统受内置于其中的计算机部件控制，这 个部件可能是微控制器。
嵌入式系统由微控制器控制，软件驱动运行，可 靠性好，具有实时控制性能。
嵌入式系统就是将计算机系统内置于一个电子产 品中。
嵌入式系统就是包含微处理器或微控制器的电子 产品。
嵌入式系统包含一个可编程的非通用计算机，即 基于可编程的微处理器控制的系统。
嵌入式应用系统
把计算机可执行程序嵌入到（或称安装到）某 个设备中，如，手机、汽车、照相机、洗衣机、 空调器等家用电器，或飞机、导弹、卫星等大 型设备，控制这些设备的运转，使设备工作运 行的自动化程度大大提高，并在功能和性能方 面都得到提升，整体系统的质量大大提高。
这些设备就可视为嵌入式系统 这些预制或安装的软件就是嵌入式软件。如何
嵌入式系统就是一个具有嵌入软件和计算机硬 件，并受嵌入软件和计算机硬件的运行控制， 完成特定功能的系统。通常将嵌入式计算机系 统简称为嵌入式系统。
嵌入式系统与通用计算机系统
嵌入式系统是不同于通用计算机系统的一种专 用计算机系统
不以独立的物理设备的形态出现，即：它没有 一个统一的外观，它的部件根据主体设备以及 应用的需要，嵌入在该设备的内部，发挥着运 算、处理、存储以及控制等作用。
嵌入式系统概述
• SOC可以分为通用和专用两类。通用系 列包括Siemens的TriCore，Motorola的MCore ， 某 些 ARM 系 列 器 件 ， Echelon 和 Motorola联合研制的Neuron芯片等。专用 SOC一般专用于某个或某类系统中，不 为一般用户所知。一个有代表性的产品 是Philips的Smart XA。
• 系统软件(OS)的高实时性是基本要求 在多任务嵌入式系统中，对重要性各不 相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是 保证每个任务及时执行的关键，单纯通 过提高处理器速度是无法完成和没有效 率的这种任务调度只能由优化编写的系 统软件来完成，因此系统软件的高实时 性是基本要求。
嵌入式系统软件需要RTOS开 发平台
嵌入式片上系统(SOC)
• 随着EDI的推广和VLSI设计的普及化，及半导体 工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复 杂的系统的时代已来临，这就是 SOC。各种通用 处理器内核将作为SOC设计公司的标准库，成为 VLSI设计中一种标准的器件，用标准的VHDL等 语言描述，存储在器件库中。用户只需定义出其 整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给 半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器 件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块 或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁， 对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。
• 新型的微控制器指令及SOC速度不断提高， 存储器空间也相应加大，已经达到甚至 超过了目前的通用计算机中的微处理器， 为嵌入式系统工程师采用过去一直不敢 问津的C++语言创造了条件。C++语言强 大的类、继承等功能更便于实现复杂的 程序功能。
• 但是C++语言为了支持复杂的语法，在代 码生成效率方面不免有所下降。为此， 1995年初在日本成立的Embedded C++技 术委员会经过几年的研究，针对嵌入式 应用制订了减小代码尺寸的EC++标准。
嵌入式操作系统全解课件
中断处理优化
总结词
在嵌入式操作系统中，中断处理是一个重要的功能，它可以实现系统的实时性和 可靠性。因此，中断处理优化也是嵌入式操作系统优化技术中的重要一环。
详细描述
中断处理优化包括对中断处理程序的优化和中断优先级的设置等操作。例如，可 以通过减少中断处理程序的执行时间和复杂度，提高系统的响应速度和实时性； 可以通过合理地设置中断优先级，确保重要任务能够优先得到执行。
I/O操作优化
总结词
在嵌入式操作系统中，I/O操作也是一个重要的功能，它可以实现系统与外部设备的通信和控制。因此，I/O操作 优化也是嵌入式操作系统优化技术中的重要方面。
详细描述
I/O操作优化包括对I/O设备的选择、驱动程序的优化等操作。例如，可以通过选择合适的I/O设备，减少系统的 复杂度和成本；可以通过优化驱动程序，提高I/O操作的效率和可靠性。
内存优化
总结词
内存优化是嵌入式操作系统优化技术中的另一个重要方面，它可以减少内存的占用和提高内存的使用 效率，从而提高整个系统的性能和可靠性。
详细描述
内存优化包括内存管理、内存分配、内存缓存等技术的优化。例如，可以通过合理地使用静态和动态 内存分配，减少内存碎片的产生；可以通过使用内存缓存技术，提高内存访问的速度和效率。
05
嵌入式操作系统的可靠性设 计
可靠性设计方法
01
硬件冗余设计：通过增加备份或冗余组件来提 高系统的可靠性，例如双电源设计、双CPU等。
03
容错技术
02
软件健壮性设计：在软件设计阶段，采用容错 技术、异常处理等手段，提高软件的健壮性和
可靠性。
04
故障诊断与恢复
容错技术
硬件容错
通过硬件冗余、表决等技术实现 容错，例如采用多重表决器、奇 偶校验等。
嵌入式操作系统的一般结构
嵌入式操作系统的一般结构以嵌入式操作系统的一般结构为标题，本文将介绍嵌入式操作系统的基本概念、特点以及其一般结构。
嵌入式操作系统是一种专门用于嵌入式系统的操作系统，其设计和实现主要针对资源受限的嵌入式设备。
嵌入式操作系统通常具有高效、稳定、可靠等特点，能够为嵌入式设备提供良好的运行环境。
一、嵌入式操作系统的基本概念嵌入式操作系统是一种运行在嵌入式设备上的操作系统，它主要用于控制和管理嵌入式设备的硬件资源，为应用程序提供运行环境。
与通用操作系统相比，嵌入式操作系统通常具有更小的内核、更少的资源消耗以及更高的实时性要求。
嵌入式操作系统的特点主要包括以下几个方面：1. 实时性：嵌入式操作系统通常需要满足实时性要求，即对任务的响应时间有严格的要求。
因此，嵌入式操作系统需要具备可预测性和低延迟的特点。
2. 资源受限：嵌入式设备通常具有资源受限的特点，如有限的存储空间、有限的计算能力和有限的能耗。
因此，嵌入式操作系统需要在有限的资源下高效利用，并具备节能的特点。
3. 可靠性：嵌入式设备通常用于一些对可靠性要求较高的应用场景，如工业控制、航天航空等。
因此，嵌入式操作系统需要具备高可靠性和容错性，能够在异常情况下保持稳定运行。
4. 可定制性：由于嵌入式设备的种类繁多，应用场景各异，嵌入式操作系统需要具备良好的可定制性，能够根据不同的需求进行裁剪和定制。
嵌入式操作系统的一般结构主要包括以下几个组件：1. 内核：嵌入式操作系统的内核是其最核心的部分，负责管理和调度系统的各种资源，如任务调度、内存管理、设备驱动等。
内核通常被设计为模块化的结构，可以根据实际需求进行裁剪和扩展。
2. 设备驱动程序：设备驱动程序是嵌入式操作系统与硬件设备之间的接口，负责对硬件设备进行初始化、控制和访问。
设备驱动程序通常由硬件厂商提供或根据硬件规格进行开发。
3. 文件系统：嵌入式操作系统中的文件系统用于管理和组织存储介质上的文件和目录。
文件系统可以支持不同的存储介质，如闪存、SD卡等，并提供文件读写、目录管理等功能。
解读嵌入式系统中的实时操作系统RTOS
解读嵌入式系统中的实时操作系统RTOS嵌入式系统是指集成电子、机械、软件等多种技术的综合系统，广泛应用于汽车、家电、医疗、工业控制等领域。
嵌入式系统中的实时操作系统RTOS是嵌入式软件领域的一个重要概念。
本文将从嵌入式系统的特点、实时操作系统的概念、实时性的定义、RTOS的特点、RTOS的应用等多个方面，对RTOS进行解读。
一、嵌入式系统的特点嵌入式系统与常规PC机相比，有以下几个特点：1.硬件资源受限：嵌入式系统的硬件资源（如存储器、CPU、外设等）相对有限，因此需要对软件进行极度的精简和优化。
2.实时性要求高：嵌入式系统往往需要及时响应外界的变化，如数据输入、控制指令等，因此需要在一定时间内完成相关操作。
3.稳定性要求高：嵌入式系统往往需要长时间运行，需要保持系统的稳定性和可靠性。
二、实时操作系统的概念实时操作系统是一种专门针对实时性要求较高的系统而设计的操作系统。
实时操作系统分为硬实时操作系统和软实时操作系统两类。
硬实时操作系统的特点是，对实时性的响应具有非常高的保证，但它的可扩展性较差，往往只能运行在特定的硬件上。
软实时操作系统则是一种相对灵活的操作系统，可以根据不同的应用情况进行定制，因此它的可扩展性和灵活性较高。
三、实时性的定义实时性是指对于某个系统，在一定的时间要求内完成某种任务的能力。
实时性分为硬实时和软实时两种。
硬实时要求系统必须按照严格的时间要求执行任务，如控制系统中的电机控制等，若不能在规定的时间内完成执行，则会导致系统失效。
软实时要求系统完成任务的时间不能超过预定的时间，但是在时间不急迫的情况下，可以适当延迟任务的执行时间。
四、RTOS的特点实时操作系统中，RTOS是较为常用的操作系统之一，它具有以下几个特点：1.多任务性：RTOS可以同时处理多个任务，每个任务的执行时间固定，这可以帮助系统保证实时性。
2.资源可管理：RTOS可以管理系统的资源，包括CPU、内存、线程等，从而对系统进行优化。
4-1-嵌入式操作系统概述
嵌入式Linux概览 使用嵌入式Linux的开发过程 嵌入式Linux与Windows CE
各种设备中:
NASA 个人助理
从系统设计
Linux 操 作系统选 择 操作系统的移植 与改进
Rehat,bluecat,RT Linux,Monta Vista Linux,RTAI,… http://www.gn … Tekram,HP,Intel, …
缺少某些OS特性 保证时限要求是设计者自己的任务(系统的灵活性带 来的弊端) 不支持很多应用和APIs(只支持部分POSIX标准的函 数集) 尽管采用了平板式内存管理，但是由于内存的动态 分配，仍然存在内存段，这样仍然存在时间上的不 可预测性
应用领域主要局限在对实时性要求较严格的硬实时 系统中 带给用户最大的控制权的同时，用户对系统的实时 性调度责任也更大
EOS的发展大致可分四个阶段： 4. 以基于Internet为标志的嵌入式系统。 这是一个正在迅速发展的阶段。 目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet 之外，但随着Internet的发展及Internet 技术与信息家电、工控技术等结合日益密 切，嵌入式设备与Internet的结合将代表 着嵌入式技术的真正未来。
OS是对计算机资源进行管理的程序集合， 提供人机接口，其结构直接影响系统性能。 OS的结构通常分为4种：
1. 2. 3. 4. 单体结构、 分层结构、 虚拟机系统、 客户/服务器（C/S）系统
实际上是一个无结构的系统，OS是一组过 程的集合，每一个过程都可以任意调用其 它过程。 系统中的每一个过程实现的功能不同，需 要不同的I/O参数，有定义好的接口。 应用：早期，用户自行设计的监控程序
第1章 嵌入式系统概述1
1.4.5 ARM10E处理器系列
ARM10E系列处理器采用了新的节能模式， 提供了64位的Load/Store体系，支持包括向量 操作的满足IEEE 754的浮点运算协处理器，系 统集成更加方便，拥有完整的硬件和软件开发 工具。ARM10E系列包括ARM1020E、ARM1022E 和ARM1026EJ-S三种类型。
1．嵌入式系统硬件平台
嵌入式系统硬件平台是整个嵌入式操作系 统和应用程序运行的硬件平台，不同的应用通 常有不同的硬件环境。在嵌入式系统中硬件平 台具有多样性的特点。
（1）嵌入式RISC微处理器 （2）嵌入式CISC微处理器
表1-1
RISC和CISC之间主要的区别
RISC 一个周期执行一条指令，通 过简单指令的组合实现复杂 操作；指令长度固定 流水线每周期前进一步 更多通用寄存器 独立的Load和Store指令完成 数据在寄存器和外部存储器 之间的传输 CISC 指令长度不固定，执行需要多 个周期 指令的执行需要调用微代码的 一个微程序 用于特定目的的专用寄存器 处理器能够直接处理存储器中 的数据
Cortex-M3改进了代码密度，减少了中断 延时并有更低的功耗。Cortex-M3中实现了最 新的Thumb-2指令集。MPCore提供了Cache的 一致性，每个支持1～4个ARM11核，这种设计 为现代消费类产品对性能和功耗的需求进行了 很好的平衡。
1.4.10 各种处理器系列之间的比较
表1-3 ARM系列处理器属性比较
ARM9/9E系列
向量浮点运算（Vector Floating Point）系列
ARM系列
ARM10E系列
包含类型
ARM1020E ARM1022E ARM1026EJ-S
ARM11系列
嵌入式操作系统综述
嵌入式操作系统综述摘要嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统通常具有可裁剪性，实时性，可靠性等特点。
本文介绍了两种开源嵌入式操作系统RTLinux和RTEMS以及BEPC目前正在使用的操作系统VxWorks的概况，并对这三种操作系统的性能进行比较，为BEPCII 的控制系统将采用何种嵌入式操作系统进行论证。
1.引言随着信息家电的普及，智能化、网络化将会无所不在，所有这些都离不开嵌入式软件，而在嵌入式软件中最核心的莫过于RTOS(Real Time Operating System，实时操作系统)。
在国内，提到嵌入式系统，人们更多地想到的是占据市场很大份额的Linux和VxWorks，而很少有人会提到RTEMS。
然而，近年来，RTEMS 凭借着它的自身优势异军突起，正逐步为人们所熟识。
相比之下，Linux虽然很多设计理念更适合PC，但占用资源较多，最后可能导致产品成本过高或者质量不可控。
而VxWorks是一种收费的操作系统，若要使用，就要缴纳数量不菲的费用。
三者各有优劣，但它们各自的综合性能如何呢？在下面的各章节中，本文将逐步介绍这三种系统，并对其性能进行深入的对比。
2.RTLinux、VxWorks和RTEMS的概述2.1. RTLinux操作系统综述RTLinux开发始于美国新墨西哥州矿业大学，目前由FSMlabs公司进行开发工作，该产品受美国专利保护。
系统结构我们知道，Linux是一个通用操作系统，将它应用于嵌入式实时环境有许多缺点和不足，特别是在运行内核线程时，Linux会关闭中断，其它的问题还包括分时的调度，虚拟文件系统的时间不确定性，缺乏高精度的计时等。
RTLinux使用众所周知的虚拟机技术的简单方案来解决上面提到的问题，增加了一个仿真程序来替换Linux的底层中断程序。
嵌入式系统PPT讲解全
三大领域所占比例之和接近60%
消费电子：信息家电，电视机、微波炉、数字电话 通信设备：手机、平板电脑 工业控制:自动化与测控仪器仪表 在工控和仿真领域，几乎所有的计算机控制系统都
采用嵌入式系统.新型的测控仪器仪表无一不是嵌入 式系统
嵌入式系统作为“物联网”的核心，是当前最热门最 有前景的IT应用领域之一。
（软件外包是指软件外包提供商为了集中精力从事核心 竞争力业务,降低项目成本,同时提高项目实施的质量,将 自己的软件项目中的全部或部分工作发包给合适的软件 企业去完成）
嵌入式系统在工业上的应用
嵌入式工控机 嵌入式工控机（Embedded Industrial Computer）是一
种加固的增强型工业计算机，它可以作为一个工业控 制器在工业环境中可靠运行。
工控机对于扩展性的要求也非常高，接口的设计需要 满足特定的外部设备，因此大多数情况下工控机需要 单独定制才能满足需求。
嵌入式工控机的优点 性能可靠 体积小巧 免维护 低功耗、无风扇、宽温设计、适应恶劣工作环境
嵌入式工控机的三大缺点。 一是性能较低； 二是扩展性较差；
三是缺乏标准化。
嵌入式工业触控一体机
工控机（Industrial Personal Computer，IPC）即工业 控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及 机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。 工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算 机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、 控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。
工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC （可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、 FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。
嵌入式工控机的优势
嵌入式实时操作系统教程1
为用户提供基本的调试功能
为应用程序提供服务函数
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T-Kernel的应用
丰田电装导航 富士通天导航
Nintendo
游戏控制台
佳能相机 欧姆龙 PLC
OLYPUS相机
YAMAHA电子琴 SHARP电视 矢崎 出租车计价器松下摄像机 索尼 视频录像机
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T-Engine在中国
2013年6月在中国软交会（大连）将举行第6届，敬请光临！ ←(左图）1、和 日本的保 持良好的 交流,坂村 健教授、 小林理典、 高田教授 等都曾光 临演讲。
2、国际大 公司和合 作伙伴济 济一堂， ATMEL、 ARM、 Fujitsu、 瑞萨 (右图） →
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Tenux的系列
适用于微控制器(MCU,ROM:64K-1MB) 内核是μT-Kernel 中间件是紧凑和小型的，比如LWIP、FLTK 适用产品：小型物联网控制终端，比如煤气
报警器、门禁、微波炉、遥控器、空调等
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T-Engine在中国
北京大学共同研究室设立 中国科学院TRON泛在技术开发 T-ENGINE实验室(大连软件园)设立
平台研究室
T-ENGINE实验室(成都天府软件园)设立
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地址: 大连市软件园3号楼 电话: 86-411-84769976 传真: 86-411-84769979 网址:
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不分系统空间和用户空间 <>不能用页面映射技术
但只用于不同进程之间，而非不同空间之间
即使采用了存储管理，基本上都不采用页面交换技术 重启动技术（watch dog）
RTOS
是否实时
一方面是多大程度上充分发挥硬件潜力，即
综合速度快慢的问题；
另一方面同时也是反映速度在多大的程度上
得到保证的问题
硬件无关层
硬件抽象层 硬件相关层
每层再划分功能模块
移植工作集中在硬件相关层，与其余两层无关
功能的伸缩集中在模块上，从而确保了系统具 有良好的可移植性和可伸缩性。
嵌入式操作系统技术现状（续）
功能复杂，具有可剪裁、可配置的能力 采用的主要技术：
可剪裁技术。操作系统以内核为中心，包括 很多独立的功能组件如文件、网络等。除内 核外其他组件的选择任意搭配，由应用决定。 可配置技术。每个功能组件都可以根据应用 的要求进行配置，比如最大任务数、内存地 址、堆栈大小、系统任务的优先级、缓冲区 大小及文件数等。
许多嵌入式操作系统都不带磁盘
根本不支持文件系统
结构上为了设备驱动而支持文件系统，但不
支持文件系统的文件存储功能
嵌入式操作系统
许多嵌入式操作系统不采用存储管理技 术,即不支持虚拟存储技术 许多嵌入式操作系统不划分“系统空间” 和“用户空间”
操作系统的“内核”与外围应用程序之间不 再有物理的边界; 系统中所谓“进程”实际上全都是内核线程
上下文切换延迟（Context Switch
Latency）
大小取决于CPU和操作系统
采用MMU > 不采用MMU
只要发生调度，就能选中目标进程吗？
根据时间片的耗用调整优先级 拉开距离，分等级
对实时进程而言，“应该没有问题”不 够。 是否可以不用中断、也不用调度，回到 最简单的“监控程序” ?
嵌入式操作系统技术现状（续）
良好的实时性:时间确定性是嵌入式实时操作系 统必备的特点，特别对于强实时嵌入式系统而 言尤为重要。 采用的主要技术： 采用实时调度算法。主要采用静态优先级的 可抢占式调度、比率单调算法等。 采用内存静态分配策略和零拷贝技术保证确 定性。 内存管理不采用虚存管理机制 采用优先级继承和优先级天花板两种技术解 决优先级反转（倒置）问题
实时调度分类
各种实时操作系统的实时调度算法从调度策略上可以分为如下三 种类别： 基于优先级的调度算法（Priority-driven scheduling-PD） 基于CPU使用比例的共享式的调度算法（Share-driven scheduling-SD） 基于时间的进程调度算法（Time-driven scheduling-TD） 从调度方式上来讲可以分为： 可抢占 不可抢占 从时间片来分： 固定时间片 可变时间片
中断延迟（Interrupt Latency）
中断不可嵌套 LINUX的Bottom Half 中断可嵌套：优先级中断
大多微处理器不支持； LINUX不支持； UNIX支持
与指令集有关 DMA操作有关 保证系统调用的原子性有关
调度延迟（Scheduling Latency）
实时性简介
对于什么是实时系统，POSIX 1003.b作了 这样的定义：指系统能够在限定的响应时 间内提供所需水平的服务 实时系统根据其对于实时性要求的不同， 可以分为软实时和硬实时两种类型 一个计算机系统为了提供对于实时性的支 持，它的操作系统必须对于CPU和其他资源 进行有效的调度和管理，即实时调度
嵌入式操作系统技术现状（续）
可靠性和高可用 采用的主要技术：
Байду номын сангаас
利用存储管理单元（MMU）、用户态和核心态 机制，实现操作系统与应用程序的隔离，以 及应用程序和应用程序之间的隔离，以防止 应用程序破坏操作系统的代码、数据。
嵌入式操作系统的发展趋势
体系结构向微内核方向发展
可伸缩、可移植、可剪裁、可配置
静态连接、系统调用、进程调度/切换
嵌入式操作系统
对任何一个应用程序做细微的修改，都得重 新生成整个系统，并且“下载”之；
系统调用的界面太庞大；
共享变量的访问，需要谨慎对待；
把通用操作系统上的应用移植过来需考虑
“可重入”的问题；
嵌入式操作系统
不分系统空间和用户空间 <>必须静态连接
如DOS、CP/M的INT21
事 件 或 软 中 断 进程处理 中断处理程序 一般调度算法（Round Robin）不能及时选 中 基于优先级调度算法，一般能及时选中
如果目标进程优先级低呢？ LINUX是属于什么调度？
可剥夺调度和不可剥夺调度
Linux既不是完全的可剥夺，也不是完全的不可剥夺
嵌入式系统
— 嵌入式操作系统
主要内容
嵌入式操作系统
实时操作系统 微内核与单内核
嵌入式操作系统发展
近十年来，嵌入式操作系统得到飞速的发展
从支持8位微处理器到16位、32位甚至64位微
处理器；
从支持单一品种的微处理器芯片到支持多品种
微处理器芯片；
从只有内核到除了内核外还提供其他功能模块，
行业的标准：多种操作系统平台，应用决定操 作系统 结构紧凑、功能强大 高可用（High Available）、高可靠（High Reliable ）、支持多处理器和分布式计算 可动态加载和升级软件 与开发工具有机的结合起来
行业标准
行业性嵌入式软硬件平台 嵌入式系统是以应用为中心的系统， 不会象PC一样只有一种平台 吸取PC的成功经验，形成不同行业的 标准。 统一的行业标准具有开放、设计技术 共享、软硬件重用、构件兼容、维护 方便和合作生产的特点，是增强行业 性产品竞争能力的有效手段。
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统常常有实时要求
早期:嵌入式操作系统 = 实时操作系统 近期:
1)手持计算机和掌上计算机的出现; 2)CPU速度的提高; 3)常规操作系统增加实时进程调度的支持,如 POSIX.4
嵌入式操作系统 <>实时操作系统
嵌入式操作系统
许多嵌入式操作系统的内核是微内核结构
如文件系统，TCP/IP网络系统，窗口图形系统
等。
嵌入式操作系统技术现状
适应不同的嵌入式硬件平台，具有可移 植、可伸缩能力。 采用的主要技术： 编程语言普遍采用高级语言实现，主 要以C语言为主。 体系结构采用分层和模块化结构或微 内核结构。
嵌入式操作系统技术现状（续）
分层和模块化结构，将操作系统分为：