操作系统6(内核对象)
操作系统名词解释汇总
操作系统名词解释汇总操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统中最基本的软件之一，它负责管理和控制计算机硬件资源，并提供用户与计算机之间的接口。
本文将对一些常见的操作系统名词进行解释，帮助读者更好地理解操作系统相关的概念。
一、内核（Kernel）内核是操作系统的核心部分，它直接控制计算机的硬件和系统资源。
内核负责管理计算机的进程、内存以及设备驱动程序。
它提供了与应用程序和硬件交互的接口，是操作系统其他组件的基础。
二、进程（Process）进程指在操作系统中正在运行的一个程序实例。
它是计算机资源分配的基本单位，每个进程都有自己的执行状态、代码、数据和上下文。
操作系统通过进程调度算法来合理分配CPU时间片，从而实现多个进程之间的并发执行。
三、线程（Thread）线程是进程中的一个执行单元，也被称为轻量级进程。
同一个进程中的多个线程共享进程的资源（如内存），每个线程有自己的执行路径和局部数据。
多线程可以提高程序的并发性和系统的响应速度，提高资源利用率。
四、虚拟内存（Virtual Memory）虚拟内存是一种操作系统内存管理技术，它将物理内存和磁盘空间组合起来使用，扩展了可用的内存空间。
虚拟内存使得应用程序可以访问比物理内存更大的内存空间，同时提供了内存保护和共享机制。
五、文件系统（File System）文件系统是操作系统中用于管理和存储文件的一种机制。
它提供了文件的创建、读取、写入和删除等操作，同时还负责文件的组织和存储。
常见的文件系统包括FAT、NTFS（Windows系统）、Ext4（Linux系统）等。
六、设备驱动程序（Device Driver）设备驱动程序是操作系统用于和硬件设备进行通信的一种软件。
它提供了对硬件设备的访问接口，使应用程序可以通过操作系统与硬件设备进行交互。
不同硬件设备需要不同的设备驱动程序来完成其控制和数据传输功能。
七、系统调用（System Call）系统调用是应用程序通过操作系统提供的接口来访问操作系统功能的一种机制。
电子科技大学 UNIX_Linux操作系统内核结构6章
一个进程的上下文包括五个方面： ①、被进程正文所定义的进程状态 ②、进程所使用的全局变量和数据结构的值 ③、机器寄存器的值 ④、进程表项proc结构和user结构中的值 ⑤、用户堆栈和核心堆栈中的值
“执行一个进程”——指系统在该进程的上下文中执行， 也就是进程的上下文确定和限制了进程的运行环境和空间。
可以随进程状态的变化而在内外存之间交换的进程控制信 息中的其余部分。
为了方便进程映像在内外之间交换，UNIX系统中把进程非 常驻内存部分作为一个整体，占用连续的存贮区，其顺序是： 首先是user结构（进程扩充控制块）和核心栈，然后是数据段 和用户栈。
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进程user结构和核心栈合并构成进程的“本进程数据区— —ppda区（per process data area）。
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在进程映像占用的内存被分配给其他进程之前，不但该进 程的程序和数据需要调出内存，该进程的控制信息也被调出内 存。但为了该进程能够再次被调入内存，内存中需要保留一部 分必要的信息，这就把进程控制信息也分成了常驻内存和非常 驻内存两部分： 常驻内存控制信息块
是系统需要经常查询以及恢复整个进程映象时所不可缺少 的信息。 非常驻内存控制信息块
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3、进程的解释
在UNIX系统中进程的概念包含什么意义？
在较高级的方面 进程是一个重要的组织概念。可以把计算机系统看作是若
干进程组合的活动。进程是系统中活动的实体，它可以生成和 消灭，申请和释放资源，可以相互合作和竞争，而真正活动的 部件如处理机和外部设备则是看不见的。
在较低级方面 进程是不活动的实体，而处理机则是活动的，处理机的任
核心从一个进程转到另一个进程执行时，叫做“上下文切
换”，也就是系统从一个进程上下文确定的环境换到另一个进
操作系统内核
整个系统是一个统一的内核，所以其内部调用效率 很高。
单内核特点
单内核的缺点也正是由于其源代码是一个整
体而造成的，通常各模块之间的界限并不特 别清晰，模块间的调用比较随意，所以进行 系统修改或升级时，往往“牵一发而动全 身”，导致工作量加大，使其难于维护。
内核
严格地说，内核并不是计算机系统中必要的组成部分。
程序可以直接地被调入计算机中执行，这样的设计说 明了设计者不希望提供任何硬件抽象和操作系统的支 持，它常见于早期计算机系统的设计中。最终，一些 辅助性程序，例如程序加载器和调试器，被设计到机 器核心当中，或者固化在只读存储器里。这些变化发 生时，操作系统内核的概念就渐渐明晰起来了。
可靠性：单内核操作系统的设计特点决定了当某一
服务出错时，可能会造成整个系统的崩溃的结果。 所以，微内核的可靠性较单内核高。
性能：微内核操作系统调用系统服务时需通过发送
消息给相关程序才能完成，所以开销较大。
小结
内核在操作系统中占有什么的地位、有什么结构？ 单内核与微内核各有什么特点？ 在嵌入式系统中，选择哪种类型的内核更好？
Linux内核组成
这些子系统虽然实现的功能相对独立，但存在着较
强的依赖性(调用依赖模块中相应的函数)，所以说 linux内核是单块结构(monolithic)的，而windows体系 结构是微内核(microkernel)的。
什么是单内核
单内核也叫集中式操作系统。整个系统是一个大模
块，可以被分为若干逻辑模块，即处理器管理、存 储器管理、设备管理和文件管理，其模块间的交互 是通过直接调用其他模块中的函数实现的。
操作系统的内核
学习目标
掌握内核的组成 了解Linux内核结构 了解单内核操作系与微内核操作系统的特点
什么是操作系统内核
什么是操作系统内核操作系统内核是操作系统的核心组成部分，负责管理和控制计算机硬件资源，并为其他软件提供运行环境。
它是操作系统的基础，直接与硬件进行交互，协调和调度各个进程的执行。
一、操作系统内核的定义操作系统内核是指操作系统最底层的核心部分，它位于操作系统的最上层硬件抽象层之下，与硬件直接交互、管理和控制硬件资源。
二、操作系统内核的功能1.进程管理：操作系统内核负责创建、启动、停止和撤销进程，同时进行进程之间的切换和调度，保证系统资源的合理分配和利用。
2.内存管理：内核负责内存空间的分配和回收，对进程请求的内存进行分页和映射，进行内存的读写操作，并负责虚拟内存和物理内存之间的映射。
3.文件系统管理：操作系统内核负责文件的创建、读取、写入和删除等操作，同时维护文件的目录结构和权限控制，保证文件的安全性和完整性。
4.设备管理：内核管理与硬件设备的交互，包括对输入输出设备的控制，处理设备中断和异常情况，以及驱动程序的加载和管理。
5.系统调用：操作系统内核提供一系列的系统调用接口，为其他应用程序提供访问操作系统功能的接口，以实现各种操作系统功能的调用和扩展。
三、操作系统内核的类型操作系统内核可以分为两大类：宏内核（Monolithic Kernel）和微内核（Microkernel）。
1.宏内核（Monolithic Kernel）：宏内核将所有的核心功能集中在一个单独的内核中，包括进程管理、内存管理、文件系统管理等。
它的优点是性能高，因为在单个内核中执行，减少了上下文切换的开销。
但是，它的缺点是安全性较差，一个错误的驱动程序可能导致整个系统崩溃。
2.微内核（Microkernel）：微内核将只包含最基本的功能，如进程调度、任务切换、消息传递等，更高级别的功能会被实现为用户态的服务，与内核通过消息传递进行通信。
它的优点是安全性更高，因为核心功能更少，用户态的服务可以通过权限隔离进行保护。
但是，它的缺点是性能略低，因为需要频繁地在内核态和用户态之间进行切换。
操作系统的基本组成与架构解析
操作系统的基本组成与架构解析操作系统是计算机系统中的核心软件之一，负责管理和控制计算机硬件资源，提供给用户和应用程序一个友好、高效的运行环境。
它由多个模块和组件组成，构建了一个复杂而高效的软件体系结构。
本文将对操作系统的基本组成和架构进行解析，以加深对操作系统的理解。
一、引言在计算机科学领域，操作系统是一种中间软件，对计算机的硬件进行管理和控制。
操作系统的主要任务包括进程管理、内存管理、文件系统管理、输入输出设备管理等。
通过这些管理和控制，操作系统为用户提供了一个高效、安全以及友好的计算机使用环境。
二、操作系统的基本组成1. 内核（Kernel）内核是操作系统的核心组件，负责管理和分配计算机的各种资源。
它提供了一个统一的接口，使得其他软件和硬件能够与操作系统进行交互。
内核包括两个主要部分：核心内核（Core Kernel）和外围内核（Periphery Kernel）。
核心内核管理计算机的主要资源，如CPU、内存和硬盘；外围内核则管理与计算机外部设备（如打印机、鼠标等）的交互。
2. 进程管理进程是指计算机中正在运行的程序。
进程管理是操作系统最重要的功能之一，它负责在计算机的CPU上分配不同的进程，以确保每个进程都能得到充分的运行时间。
进程管理包括进程调度、进程同步和进程通信等。
3. 内存管理内存管理是操作系统的另一个重要组成部分，它负责对计算机的内存资源进行分配和管理。
内存管理的主要任务包括内存分配、内存回收和虚拟内存管理等。
通过有效地管理内存，操作系统可以提高计算机的运行效率和资源利用率。
4. 文件系统管理文件系统管理是操作系统的一个重要功能，它负责对计算机中的文件进行组织和管理。
文件系统管理包括文件存储和检索、文件保护和权限控制、文件共享和备份等。
通过文件系统管理，操作系统可以提供一种统一的文件访问方式，使得用户和应用程序可以方便地对文件进行操作。
5. 输入输出设备管理输入输出设备管理是操作系统的另一个重要组成部分，它负责管理计算机与外部设备（如键盘、鼠标、显示器等）之间的数据传输和交互。
linux操作系统的基本体系结构
linux操作系统的基本体系结构一、内核（Kernel）Linux操作系统的核心是内核，它负责管理系统资源、控制硬件设备、调度进程和提供基本的系统服务。
Linux内核采用单内核结构，包含了操作系统的大部分核心功能和驱动程序。
内核是操作系统的核心组件，它提供了操作系统运行所必须的基本功能。
Linux内核具有以下特点：1、多任务处理：Linux内核支持多任务处理，可以同时运行多个程序，并实现多个程序之间的切换和管理。
2、硬件管理：Linux内核负责管理硬件设备，与硬件设备交互，控制硬件设备的工作状态。
3、内存管理：Linux内核负责管理系统的内存，包括内存的分配、释放、映射和交换等操作。
4、文件系统：Linux内核支持多种文件系统，包括ext4、NTFS、FAT等，负责文件的读写、管理和保护。
5、进程管理：Linux内核管理系统进程，包括进程的创建、调度、挂起、唤醒和终止等操作。
6、网络通信：Linux内核支持网络通信功能，包括TCP/IP协议栈、网卡驱动等，实现网络数据传输和通信。
二、ShellShell是Linux操作系统的命令解释器，用户通过Shell与操作系统进行交互。
Shell接受用户的命令，并将其转换为对应的系统调用，最终由内核执行。
Linux系统中常用的Shell有Bash、Zsh等，用户可以根据自己的喜好选择不同的Shell。
Shell具有以下功能：1、命令解释：Shell接受用户输入的命令，并将其翻译为操作系统可以执行的命令。
2、执行程序：Shell可以执行各种程序、脚本和命令，包括系统工具、应用程序等。
3、环境控制：Shell可以设置环境变量、别名和路径等，帮助用户管理系统环境。
4、文件处理：Shell可以处理文件操作，包括创建、删除、复制、移动等。
5、脚本编程：Shell支持脚本编程，用户可以编写Shell脚本来自动执行一系列操作。
三、系统工具Linux操作系统提供了丰富的系统工具，帮助用户管理系统和执行各种任务。
操作系统面试题及答案
操作系统⾯试题及答案 许多⾯试操作系统⽅⾯的⽤户经常在⾯试的时候遇到很多问题，下⾯由店铺为⼤家整理了操作系统⾯试题及答案，希望对⼤家有帮助。
操作系统⾯试题及答案⼀ 1、什么是进程(Process)和线程(Thread)?有何区别? 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。
进程与应⽤程序的区别在于应⽤程序作为⼀个静态⽂件存储在计算机系统的硬盘等存储空间中，⽽进程则是处于动态条件下由操作系统维护的系统资源管理实体。
2、Windows下的内存是如何管理的? Windows提供了3种⽅法来进⾏内存管理：虚拟内存，最适合⽤来管理⼤型对象或者结构数组;内存映射⽂件，最适合⽤来管理⼤型数据流(通常来⾃⽂件)以及在单个计算机上运⾏多个进程之间共享数据;内存堆栈，最适合⽤来管理⼤量的⼩对象。
Windows操纵内存可以分两个层⾯：物理内存和虚拟内存。
其中物理内存由系统管理，不允许应⽤程序直接访问，应⽤程序可见的只有⼀个2G地址空间，⽽内存分配是通过堆进⾏的。
对于每个进程都有⾃⼰的默认堆，当⼀个堆创建后，就通过虚拟内存操作保留了相应⼤⼩的地址块(不占有实际的内存，系统消耗很⼩)。
当在堆上分配⼀块内存时，系统在堆的地址表⾥找到⼀个空闲块(如果找不到，且堆创建属性是可扩充的，则扩充堆⼤⼩)，为这个空闲块所包含的所有内存页提交物理对象(在物理内存上或硬盘的交换⽂件上)，这时就可以访问这部分地址。
提交时，系统将对所有进程的内存统⼀调配，如果物理内存不够，系统试图把⼀部分进程暂时不访问的页放⼊交换⽂件，以腾出部分物理内存。
Linux的内核编译和内核模块的管理
Linux的内核编译和内核模块的管理一、内核的介绍内核室操作系统的最重要的组件，用来管理计算机的所有软硬件资源，以及提供操作系统的基本能力，RED hatenterpriselinux的许多功能，比如软磁盘整列，lvm，磁盘配额等都是由内核来提供。
1.1内核的版本与软件一样内核也会定义版本的信息，以便让用户可以清楚的辨认你用得是哪个内核的一个版本，linux内核以以下的的语法定义版本的信息MAJOR.MINOR.RELEASE[-CUSTOME]MAJOR:主要的版本号MINOR:内核的次版本号，如果是奇数，表示正在开发中的版本，如果是偶数，表示稳定的版本RELEASE:修正号，代表这个事第几次修正的内核CUSTOME 这个是由linux产品商做定义的版本编号。
如果想要查看内核的版本使用uname 来查看语法#uname [选项]-r --kernel-release 只查看目前的内核版本号码-s --kernel-name 支持看内核名称、-n --nodename 查看当前主机名字-v --kernel-version 查看当前内核的版本编译时间-m --machine 查看内核机器平台名称-p --processor 查看处理器信息-I --hard-platform 查看硬件平台信息-o --operating-system 查看操作系统的名称-a 查看所有1.2内核的组件内核通常会以镜像文件的类型来存储在REDHAT ENTERPRISE LINUX 中，当你启动装有REDHAT ENTERPRISE linux的系统的计算机时，启动加载器bootloader 程序会将内核镜像文件直接加载到程序当中，已启动内核与整个操作系统一般来说，REDHAT ENTERPRISE LINUX 会把内核镜像文件存储在/boot/目录中，文件名称vmlinuz-version或者vmlinux-version 其中version就是内的版本号内核模块组成linux内核的第二部分是内核模块，或者单独成为内核模块。
什么是操作系统内核
什么是操作系统内核操作系统是计算机系统中的核心程序，它负责管理和控制计算机硬件资源，并为应用程序提供运行环境。
操作系统内核是操作系统的最基本部分，它承担着调度任务、管理内存、处理中断等核心功能。
本文将介绍操作系统内核的定义、功能和特点。
一、操作系统内核的定义操作系统内核是操作系统的核心部分，它是操作系统的基础，也是操作系统其他组件的基础。
内核通常是一个独立于应用程序的底层软件模块，直接与硬件交互，并提供给应用程序一组抽象接口，使其能够使用计算机硬件资源。
二、操作系统内核的功能1. 进程管理：操作系统内核负责创建和管理进程，并为不同进程分配资源和时间片。
它通过进程调度算法来决定应该给予哪个进程执行的权限，以及何时切换进程。
2. 内存管理：内核负责管理计算机的物理内存和虚拟内存，为进程分配内存空间并管理内存的分页和换入换出。
3. 文件系统管理：内核负责管理存储设备和文件系统，包括文件的创建、读取、写入和删除等操作。
4. 设备驱动程序：内核提供设备驱动程序接口，用于管理和控制计算机的硬件设备，包括磁盘驱动器、网络适配器等。
5. 网络通信：内核提供网络通信功能，包括网络协议栈的实现和网络数据的传输。
三、操作系统内核的特点1. 高效性：操作系统内核需要高效地对各种硬件资源进行管理和控制，以提供良好的性能和响应速度。
2. 可靠性：内核必须具备高度的可靠性，能够正确地处理各种异常和错误情况，并保证计算机系统的稳定运行。
3. 可扩展性：内核需要支持系统的扩展，能够适应不同硬件平台和应用场景的需求。
4. 安全性：内核需要提供一定的安全机制，保护系统和用户数据的安全。
5. 可移植性：内核需要具备较好的可移植性，能够在不同的硬件平台上运行，并支持多种操作系统。
综上所述，操作系统内核是操作系统的核心部分，承担着调度任务、管理内存、处理中断等核心功能。
它是操作系统其他组件的基础，提供操作系统对硬件资源的管理和控制。
操作系统内核具有高效性、可靠性、可扩展性、安全性和可移植性等特点。
[笔记]《Windows核心编程（第5版）》
![[笔记]《Windows核心编程（第5版）》](https://img.taocdn.com/s3/m/913ca91302d8ce2f0066f5335a8102d276a26197.png)
[笔记]《Windows核⼼编程（第5版）》[第三章 内核对象]区分内核对象和⽤户/GDI对象的⽅法：⼏乎所有创建内核对象的函数都有⼀个允许指定安全属性的参数。
句柄实际作为进程句柄表的索引来使⽤（句柄值为4的倍数，操作系统内部使⽤了最后类位）⽆论以什么⽅式创建的内核对象，都要调⽤CloseHandle关闭之（从进程句柄表中删除，内核对象本⾝不⼀定销毁，因为可能还有其他进程在⽤）。
当进程终⽌运⾏，操作系统会确保此进程所使⽤的所有资源都被释放。
这适⽤于所有内核对象、资源（包括GDI对象）以及内存块。
世界上根本没有“对象继承”，Windows⽀持的是“对象句柄的继承”，换⾔之，只有句柄才是可以继承的，对象本⾝不能继承。
内核对象的内容被保存在内核地址空间中——系统上运⾏的所有进程都共享这个空间。
进程间共享内核对象的三种机制：使⽤对象句柄继承、为对象命名、复制对象句柄。
[第四章 进程]进程在终⽌后绝对不会泄露任何东西[第六章 线程基础]进程从来不执⾏任何东西，它只是⼀个线程的容器。
窗⼝只⽤⼀个线程新创建的线程可以访问进程内核对象的所有句柄、进程中的所有内存以及同⼀个进程中其他所有线程的栈。
⽤_beginthreadex⽽不要⽤CreateThread创建线程GetCurrentProcess和GetCurrentThread返回的是伪句柄，不会在主调进程的句柄表中新建句柄，也不会影响进程内核对象或线程内核对象的使⽤计数。
可使⽤DuplicateHandke将伪句柄转换为真正的句柄。
[第七章 线程调度、优先级和关联性]任何线程都可以调⽤SuspendThread函数挂起另⼀个线程（只要有线程的句柄）；线程可以将⾃⼰挂起，但⽆法⾃⼰恢复；⼀个线程最多可以挂起MAXIMUN_SUSPEND_COUNT（WinNT.h中定义为127）次。
Windows中不存在挂起和恢复进程的概念，因为系统从来不会给进程调度CPU时间。
实时操作系统(RTOS)培训
实时操作系统(RTOS)培训实时操作系统（RTOS）培训1.引言实时操作系统（RTOS）是一种特殊的操作系统，它在特定的时间限制内响应外部事件和内部任务的请求，确保任务的实时性和可靠性。
随着嵌入式系统的广泛应用，实时操作系统在各个领域发挥着越来越重要的作用。
为了提高我国实时操作系统领域的技术水平，培养更多专业人才，本文将介绍实时操作系统（RTOS）的培训内容和方法。
2.培训目标（1）了解实时操作系统的基本概念、特性和应用领域；（2）熟悉实时操作系统的内核结构和工作原理；（3）掌握实时操作系统的任务管理、调度策略和时间管理；（4）了解实时操作系统的中断处理、同步与通信机制；（5）具备实时操作系统设计与开发的基本能力；（6）掌握实时操作系统的性能评估与优化方法。
3.培训内容3.1实时操作系统概述（1）实时操作系统的定义与分类；（2）实时操作系统的特性与关键技术；（3）实时操作系统的应用领域与发展趋势。
3.2实时操作系统内核结构（1）内核组件与功能；（2）内核对象与操作；（3）内核调度策略与算法。
3.3任务管理（1）任务的基本概念与属性；（2）任务的状态转换与生命周期；（3）任务的创建、删除与调度。
3.4时间管理（1）时钟管理；（2）定时器管理；（3）时间片轮转调度。
3.5中断处理（1）中断的概念与作用；（2）中断优先级与中断嵌套；（3）中断服务程序设计与优化。
3.6同步与通信机制（1）互斥量与信号量；（2）事件与消息队列；（3）管道与共享内存。
3.7实时操作系统设计与开发（1）实时系统需求分析；（2）实时系统架构设计；（3）实时系统编程与调试。
3.8性能评估与优化（1）实时性能指标；（2）性能评估方法；（3）性能优化策略。
4.培训方法（1）理论讲授：讲解实时操作系统的基本概念、原理和方法；（2）案例分析：分析典型的实时操作系统应用案例，阐述其设计思路和关键技术；（3）实验操作：通过实验环境，使学员动手实践实时操作系统的设计与开发；（4）小组讨论：分组讨论实时操作系统的相关问题，培养学员的团队协作能力；（5）项目实战：结合实际项目，让学员参与实时操作系统的设计与开发，提高实际操作能力。
linux操作系统原理
linux操作系统原理Linux操作系统是一种开源的、多用户、多任务的操作系统，基于Unix的设计理念和技术，由芬兰的林纳斯·托瓦兹（Linus Torvalds）在1991年首次发布。
其原理主要包括以下几个方面：1. 内核与外壳：Linux操作系统的核心是Linux内核，负责管理计算机的资源并为用户程序提供服务。
外壳（Shell）则是用户与内核之间的接口，提供命令行或图形用户界面供用户操作系统。
2. 多用户和多任务：Linux支持多用户和多任务，可以同时运行多个用户程序，并为每个用户分配资源。
多任务由调度器负责，按照一定的算法将CPU时间片分配给各个任务，以提高系统的利用率。
3. 文件系统：Linux采用统一的文件系统作为数据的存储与管理方式。
文件系统将计算机中的存储设备抽象成为一个层次化的文件和目录结构，使用户可以方便地访问和管理文件。
4. 设备管理：Linux操作系统通过设备驱动程序管理计算机的外部设备，如键盘、鼠标、打印机等。
每个设备都有相应的驱动程序，将硬件操作转换成可供内核或用户程序调用的接口。
5. 系统调用：Linux操作系统提供了一组系统调用接口，允许用户程序通过调用这些接口来访问内核提供的功能。
常见的系统调用包括文件操作、进程管理、内存管理等，通过系统调用可以使用户程序与操作系统进行交互。
6. 网络支持：Linux操作系统具有强大的网络功能，支持网络协议栈和网络设备驱动程序。
Linux可以作为服务器提供各种网络服务，如Web服务器、数据库服务器等。
7. 安全性：Linux操作系统注重安全性，提供了许多安全机制来保护系统和数据。
例如，文件权限控制、访问控制列表、加密文件系统等可以保护文件的机密性和完整性；防火墙和入侵检测系统可以保护网络安全。
总之，Linux操作系统具有高度的可定制性、稳定性和安全性，适用于服务器、嵌入式设备和个人计算机等各种场景。
在开源社区的支持下，Linux不断发展壮大，成为当今最受欢迎的操作系统之一。
操作系统总结
第一章1.操作系统设计目标：方便性、有效性、便于设计实现维护。
2.引入多道程序系统的原因：提高CPU的利用率。
特点：在主存同时存放多个作业，使之同时处于运行状态，共享系统中的各种资源。
3.操作系统基本功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理。
4.批处理系统特点：吞吐量大、资源利用率高、无法交互、平均周转时间长。
分时系统特点：同时性、独立性、交互性、及时性。
实时系统特点：实时性、可靠性、确定性。
5.衡量OS的性能指标：资源利用率、吞吐量、周转时间。
6.对称多处理：操作系统和用户程序可安排在任何一个处理机上运行，各处理机共享主存和各种I/O设备。
7.操作系统的特性：并发性、共享性、虚拟性、异步性。
8.CPU工作状态：核心态（操作系统内核程序）、用户态（用户程序）。
用户态到核心态的转换由硬件完成。
核心态到用户态的转换由内核程序执行后完成。
9.系统调用：内核向用户提供的，用来运行系统内核子程序的接口。
特权指令执行时，CPU处于核心态。
10.用户与操作系统的接口：操作接口（命令语言或窗口界面）、编程接口（系统调用）。
第二、三章1.程序顺序执行的特点：串行性、封闭性、可再现性。
2.进程的四大特性：动态性、独立性、并发性、结构性。
3.进程控制块的组成部分：进程标识符、状态+调度+存储器管理信息、使用的资源信息、CPU现场保护区、记账信息、进程间家族关系、进程的链接指针。
4.进程基本状态：运行态、阻塞态、就绪态。
5.进程控制：是指系统使用一些具有特定功能的程序段来创建、撤消进程，以及完成进程各状态之间的转换。
6.进程调度的功能：记录系统中各进程的执行状况、选择就绪进程占有CPU、进行进程上下文的切换。
方式：非抢先/非剥夺方式（批处理）、抢先/剥夺方式（分时、实时）。
时机：①现行进程完成或错误终止；②提出I/O请求，等待I/O完成；③时间片用完或更高优先级进程就绪；④执行了某种原语操作。
7.进程调度的算法：先来先服务、最短作业优先、响应比高者优先、优先级调度法、轮转法、多级反馈队列轮转法。
【整理】句柄.内核对象
【整理】句柄.内核对象 句柄是⼀个标识符，是拿来标识对象或者项⽬的。
应⽤程序⼏乎总是通过调⽤⼀个WINDOWS函数来获得⼀个句柄，之后其他的WINDOWS函数就可以使⽤该句柄，以引⽤相应的对象。
如果想更透彻⼀点地认识句柄，我可以告诉⼤家，句柄是⼀种指向指针的指针。
我们知道，所谓指针是⼀种内存地址。
应⽤程序启动后，组成这个程序的各对象是驻留在内存中的。
C#中的IntPtr类型称为“平台特定的整数类型”，它们⽤于本机资源，如窗⼝句柄。
资源的⼤⼩取决于使⽤的硬件和操作系统，但其⼤⼩总是⾜以包含系统的指针（因此也可以包含资源的名称）。
内核对象 内核对象只是内核分配的⼀个内存块，并且只能由该内核访问。
该内存块是⼀种数据结构，它的成员负责维护该对象的各种信息。
有些数据成员（如安全性描述符、使⽤计数等）在所有对象类型中是相同的，但⼤多数数据成员属于特定的对象类型。
例如，进程对象有⼀个进程I D 、⼀个基本优先级和⼀个退出代码，⽽⽂件对象则拥有⼀个字节位移、⼀个共享模式和⼀个打开模式。
内核对象的数据结构只能被内核访问，因此应⽤程序⽆法在内存中找到这些数据结构并直接改变它们的内容。
Microsoft 规定了这个限制条件，⽬的是为了确保内核对象结构保持状态的⼀致。
这个限制也使Microsoft能够在不破坏任何应⽤程序的情况下在这些结构中添加、删除和修改数据成员。
内核对象包括如下：存取符号对象、事件对象、⽂件对象、⽂件映射对象、I / O 完成端⼝对象、作业对象、信箱对象、互斥对象、管道对象、进程对象、信标对象、线程对象和等待计时器对象等。
这些对象都是通过调⽤函数来创建的。
当调⽤⼀个⽤于创建内核对象的函数时，该函数就返回⼀个⽤于标识该对象的句柄。
为了使操作系统变得更加健壮，这些句柄值是与进程密切相关的。
因此，如果将该句柄值传递给另⼀个进程中的⼀个线程，那么这另⼀个进程使⽤你的进程的句柄值所作的调⽤就会失败。
如果想在多个进程中共享内核对象，要通过⼀定的机制 如对象句柄的继承性，命名对象，复制对象句柄。
计算机软件系统组成试讲
从“内核”到“界面”——计算机软件系统组成计算机软件系统是计算机领域的一个重要概念，它是指由操作系统、应用程序和支持库等多种组件组成的系统，其中操作系统又是计算机软件系统组成的核心部分。
下面我们将从“内核”到“界面”来详细介绍计算机软件系统的组成。
一、内核（Kernel）内核是计算机软件系统最核心的部分，它管理计算机的硬件资源（如CPU、内存、磁盘等），并为上层应用程序提供服务。
内核包含了操作系统的所有基本功能，如进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理等。
二、系统调用（System Calls）系统调用是应用程序与操作系统内核之间通信的接口。
应用程序可以通过系统调用向内核发出请求，从而实现对计算机硬件资源的管理和控制。
系统调用是操作系统提供的接口之一，也是高级编程语言编写系统级应用程序的基础。
三、应用程序框架（Application Framework）应用程序框架是一种编程模型，它为应用程序开发者提供了一组通用的功能和服务，如图形用户界面、数据库访问、网络通信等，从而减少了应用程序的开发时间和成本。
应用程序框架是应用程序的骨架，它可以独立于操作系统运行。
四、应用程序（Application）应用程序是计算机软件系统中最重要的部分，它是用户与计算机系统之间的接口。
应用程序可以为用户提供各种服务，如文字处理、图形处理、音频播放、游戏等。
应用程序的开发者使用应用程序框架编写应用程序，通过系统调用与操作系统内核进行交互。
五、用户界面（User Interface）用户界面是应用程序与用户之间的接口，它提供了各种交互手段，如按钮、菜单、文本框等，让用户可以方便地使用应用程序。
用户界面的设计需要考虑用户的需求和习惯，同时也需要注意界面的美观和易用性。
综上所述，计算机软件系统由内核、系统调用、应用程序框架、应用程序和用户界面等多种组件组成。
每个组件都有其独特的作用和功能，它们协同工作，构成了一个完善的计算机软件系统。
linux系统框架介绍
linux系统框架介绍Linux系统框架介绍Linux是一种开源的操作系统，其设计基于Unix操作系统，并且具有高度的可定制性和灵活性。
Linux系统的框架是其架构的基础，它定义了系统的组织结构和各个组件之间的关系。
在本文中，我们将对Linux系统的框架进行详细介绍。
Linux系统的框架可以分为五个主要部分：内核空间、系统调用接口、标准C库、Shell和应用程序。
1. 内核空间：Linux内核是操作系统的核心部分，它提供了各种基本功能，如进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动程序等。
内核空间是内核代码运行的环境，只能被特权进程访问。
内核空间包含了多个子系统，每个子系统负责特定的功能，通过模块化的方式组织起来，使得内核具有高度的可扩展性和可定制性。
2. 系统调用接口：系统调用是用户程序与内核之间的接口，它允许用户程序访问内核提供的功能。
Linux系统提供了大量的系统调用，包括文件操作、进程管理、网络通信等。
用户程序通过调用系统调用接口来请求内核执行特定的操作，内核在接收到请求后执行相应的功能并返回结果。
3. 标准C库：标准C库是一组函数库，提供了一些常用的函数和工具，以帮助程序员开发应用程序。
标准C库提供了对C语言标准函数的封装和扩展，使得开发者可以更方便地编写应用程序。
在Linux系统中，常用的标准C库是GNU C库（glibc），它是一个功能强大的库，包含了大量的函数和工具。
4. Shell：Shell是Linux系统的命令行解释器，它允许用户通过输入命令来与系统交互。
Shell解释器接收用户输入的命令，并将其解释为相应的系统调用或应用程序。
Linux系统中常用的Shell解释器有Bash、Csh、Ksh等。
Shell提供了丰富的命令和功能，使得用户可以通过命令行方式完成各种任务。
5. 应用程序：应用程序是用户直接使用的软件，可以是系统自带的工具，也可以是用户自己开发的程序。
Linux系统提供了大量的应用程序，包括文本编辑器、图形界面工具、网络应用等。
操作系统的内核模块与驱动开发
操作系统的内核模块与驱动开发操作系统是计算机系统中最关键的软件之一，它负责管理计算机的硬件资源，提供访问硬件的接口，为用户和应用程序提供服务。
操作系统的内核模块与驱动开发是操作系统开发中的重要部分，本文将介绍内核模块与驱动开发的基本概念、流程以及一些常见的开发技术。
一、内核模块的概念与作用内核模块是操作系统内核的一个可装载的扩展，它可以在运行时加载和卸载，以增加操作系统的功能或支持新的硬件设备。
内核模块通常是以动态链接库的形式存在，它可以被内核加载到内存中，并与内核中的其他模块进行交互。
内核模块的作用包括但不限于以下几个方面：1. 提供新的系统调用：通过加载内核模块，可以为操作系统添加新的系统调用，以支持新的功能或服务；2. 支持新硬件设备：当新的硬件设备出现时，可以通过开发相应的内核模块，使操作系统能够识别和管理新设备；3. 增强系统性能：通过优化内核模块的实现，可以提高操作系统的性能和响应速度。
二、内核模块的开发流程内核模块的开发流程包括以下几个关键步骤：1. 确定需求：在开发内核模块之前，需要明确开发的目的和需求，例如添加新的系统调用、支持新的硬件设备等；2. 编写代码：根据需求，编写相应的代码实现功能；3. 编译模块：编译内核模块的源代码，生成可加载的二进制文件；4. 加载模块：使用操作系统提供的加载命令，将编译好的内核模块加载到内存中；5. 测试验证：对加载的内核模块进行功能测试和性能测试，确保其正常工作和满足需求；6. 部署发布：将经过测试和验证的内核模块部署到实际的操作系统中，使其能够为用户和应用程序提供服务。
三、驱动开发的概念与分类驱动是用于操作和控制硬件设备的软件模块，它可以充当操作系统与硬件设备之间的桥梁，使操作系统能够正确地识别和管理硬件设备。
根据硬件设备的不同，驱动可以分为以下几类：1. 字符设备驱动：用于操作字符设备，例如串口、并口等；2. 块设备驱动：用于操作块设备，例如磁盘、光驱等；3. 网络设备驱动：用于操作网络设备，例如网卡等；4. 显示设备驱动：用于操作显示设备，例如图形卡、显示器等。
自考02326操作系统考点笔记
第一章OS概论Point：1.OS的基本概念和OS的地位。
2.OS的主要特征和基本功能。
3.OS的体系结构。
4.OS的发展和分类。
5.常用OS结构设计和方法。
第一节OS的概念一、计算机系统a)定义：计算机系统是一种可以按用户的要求接受和存储信息、自动进行数据处理并输出结果信息的系统。
b)分类：广义：机械式系统和电子式系统。
电子式系统：模拟式和数字式计算机系统。
c)组成：硬件（子）系统和软件（子）系统。
计算机系统的资源：硬件资源、软件资源。
在计算机系统中，集中了资源管理功能和控制程序执行功能的一种软件，称为OS。
二、OS的定义a)定义：OS是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合：它们能有效地组织和管理计算机系统中的硬件及软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，并使整个计算机系统能高效地运行。
b)解析：1)组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源。
在OS中，设计了各种表格或数据结构，将所有的软硬件资源都加以登记。
（比如:PCB、系统设备表等）2)“有效”指OS在管理计算机资源时要考虑到系统运行的效率和资源的利用率。
要尽可能提高PU的利用率，让他尽可能少的空转，应该在保持访问效能的前提下尽可能有效利用其他资源。
（比如减少内存、硬盘空间的浪费等）3)“合理”指OS要“公平”对待不同的用户程序，保证系统不发生“死锁”和“饥饿”的现象。
4)“方便”指OS的人机界面要考虑到UI和程序接口两个方面的易用性、易学性和易维护性。
（用户使用接口：命令、GUI，如windows GUI。
程序接口：向程序员提供高效的编程接口，如API、系统调用。
）三、OS的特征1.并发性：是指计算机系统中同时存在若干个运行着的程序，从宏观上看，这些程序在同时向前推进。
2.共享性：OS需与多个用户程序共用系统中的各种资源。
比如PU、内存、外存、外部设备等。
什么是内核对象
什么是内核对象作为一名Windows软件开发者，你经常要创建，打开，并且使用内核对象。
系统建立并且使用几类内核对象，例如进入标志对象，事件对象，文件对象，文件绘制对象，I/O 完成接口对象，工作对象，mailslot 对象，mutex对象，管道对象，进程对象，信号物体，线程对象和可等待的定时器对象。
这些对象通过调用各种各样的函数来建立。
例如，CreateFileMapping 函数使系统建立一个文件绘制对象。
每个内核对象都只是内核分配的一个存储块，而且只有通过内核才可以进入。
这个存储块是关于对象的信息的数据结构。
一些成员(安全性描述符，使用记数等等)相同地通过所有对象类型，但是大多数成员明确一种特定的对象类型。
例如，一个进程对象有一个进程ID，基本优先级和一段退出代码，而一个文件对象有一个字节补偿，一种分享方式和一种打开方式。
因为内核对象的数据结构只通过内核可以进入，对于应用者来说，在存储器里找到这些数据结构并且直接改变他们的内容是不可能的。
微软公司谨慎地采用这个限制以保证内核对象结构始终保持一致的状态。
这个限制也允许微软公司增加，删除，或者改变这些结构中的成员而对应用没有任何影响。
如果我们不能直接改变这些结构，我们在应用中怎样操作这些内核对象？方法是Windows 提供一组明确定义的如何使用这些结构的函数集。
通过这些函数总可以进入内核对象。
当你调用函数来建立一个内核物体时，这个函数返回一个确认这个对象的句柄。
把这个句柄作为一个能在你的进程中的任何线程中使用的不透明的表。
你向各种窗口函数传递这个句柄，因此系统知道你想要操作哪个内核对象。
我们在这章里将谈论更多有关这些句柄的内容。
为了使操作系统健壮，这些句柄表是关于过程的。
所以，如果你传递这个句柄表给另一个进程中的一个线程（使用某种形式的进程间通信），另外的这个进程将使你使用的句柄表失败。
在"跨越进程边界共享内核对象"(这章的最后)这部分里，我们将看到允许多个过程成功地分享单个内核对象的3 个机制。
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在共享资源时，只有任务可以使用信号量，中断服务程 序不能使用。
3
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信号量是一种内核对象，定义在数据结构os_sem.c中， 其数据类型为OS_SEM。
函数名 OSSemCreate() OSSemDel() OSSemPend() OSSemPendAbort() OSSemPost() OSSemSet()
29
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任务和ISR都可以发布事件标志。但只有任务可以创建、 删除事件标志组以及取消其他任务对事件标志组的等待。
任务可以等待事件标志组中的任意个事件标志，如果等 待超时，那么任务则进入就绪态。
函数名 OSFlagCreate() OSFlagDel() OSFlagPend() OSFlagPendAbort() OSFlagPendGetFlagsRdy() OSFlagPost()
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信号量使用注意事项 1）访问共享资源时引入信号量并不会增加系统的中断延迟。 2）程序中可以使用任意多的信号量来保护各种资源。 3）请求和释放信号量的过程是相当耗费时间的。 4）实时系统中使用信号量有可能导致一个严重问题——优 先级反转。
12
1、信号量
1.2内部结构
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任务可以设定等待的事件的“或”、“与”的机制。
32
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定义事件标志组的 位。
该程序中定义了一 个类型为OS_FLAG_GRP 的MyEventFlagGrp的变 量。
创建名为“My Event Flag Group”的 事件标志组，并且将该 标志组中所有的位定义 为0。
等待事件标志组
.RdyObjPtr 在任务等待多个内核对象的情况下，指向已经准备就 绪的内核对象。 .RdyMsgPtr 在任务等待多个内核对象的情况下，指向通过 OSQPost()函数发布 信息。 .RdyTS 时间戳，记录内核对象被释放（post）的时刻，用于任16务 等待多个内核对象的情况。
两 个 任 务 同 时 等 待 一 个 信 号 量。
15
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.PrevPtr 指向的是等待该内核对象的更高或相同 优先级的任务。 .NextPtr 指向的是等待该内核对象的较低或相同 优先级的任务。 .TCBPtr 指向等待该内核对象的任务的控制块 OS_TCB。 .PendObjPtr 指向任务正在等待的内核对象，内 核对象可能是一个信号量、互斥信号量、事件标 志组或者消息队列，这些内核对象有一个共同的 数据结构。
3、如果使用信号量来进行系统资源管理，那么信号量的初值应 该设置为该信号量所对应的系统资源数目。如果信号量仅用于 信号机制，则该值应该设置为0.
4、即便用户了解了OS_SEM数据类型的内部细节，程序代码也决
不能直接访问器数据结构的内部成员，而是应该使用系统提供
的API函数。
18
1、信号量
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二
进
制
信
号
量
的
应
用
|
|
双
向
同
步
9
OS_SEM mysem1; OS_SEM mysem2;
Main() {
OS_ERR err; OSInit(&err); …… OSSemCreate(&mysem1,
“mysem1”, 0, &err); OSSemCreate(&mysem2, “mysem2”, 0, &err); …… OSTaskCreate(……); …… OSStart(&err); …… }
任务务使或用I阻S塞R管型理等的待。，
响并应且这要些“状消态费信掉息”
的该任事务件可标通志过。调用
非阻塞式等待函数
来监控相关的事件
34
标志。
指定向哪个 事件标志组发布 事件标志。
指定ISR(或 任务)想要置位 （清零）事件标 志组中的哪些事 件标志。
置位或清零。
OS_OPT_POST_FLAG_SET OS_OPT_POST_FLAG_CLR
说明 建立一个信号量 删除一个信号量 等待一个信号量 取消等待 释放或者发出一个信号量 强制设置一个信号量
4
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1）
二
进
信号量要先于调用它的任务之前
制
被创建
信
号
量
信号量 计数器初值
5
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二
进
制
信
号
量
的
应
用
|
|
资
源
共
享
6
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二
进
制
信
号
量
的
应
用
|
|
单
向
同
步
中的第1位和第2位的
33
任一事件发生。
事件标志通常 有两种用途：状态 信息监控和瞬态事 件监控。
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任务汇或报IS的R可瞬以
汇时报事状件态可信能息是。开状关
态被信按息下不、应运该动被传等感
待器这探些测事到件一的个任目务标
“等消。费一掉般”情，况因下为，
这响些应状这态些信事息件是的由任
说明
创建事件标志组
删除事件标志组
等待事件标志
取消等待事件标志
获取使任务就绪的事件标志
向事件标志组发布标志
30
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2、事件标志组
2.2内部结构
Os_type.h typedef CPU_INT32U
OS_FLAGS;
Uc/在o使s-用ii之i中前的一事定件要先标创志建组事是件OS标_F志LA组G_。GR用P类户型需的要内在核启对动象， 由uc多/o个s-事ii件i之标前志，组或成在（启8位动、任1务6位中、创3建2位事）件。标志组。
1.3互斥信号量
互斥信号量是一种特殊的二进制信号量，是一种被定义 为OS_MUTEX数据类型的内核对象，只能被任务使用。
应用程序可以使用无限多个互斥信号量。
uc/os-iii允许用户嵌套使用互斥型信号量。一旦一个任 务获得了一个互斥信号量，则该任务最多可以对该互斥信 号量嵌套使用250次。该任务也必须释放相应的次数才能真 正释放该互斥信号量。
等待一个互斥型信号量
OSMutexPendAbort()
取消等待
OSMutexPost()
释放或者发布一个互斥型信 号量
22
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互斥信号量的内部结构
程序代码决不能直接访问该数据结构的内部成员，而应该23 使用系统提供的API函数。
互斥信号量挂起表
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考虑：什么情况下，使用互斥信号量？
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嵌入式实时操作系统
——μc/OS-III
第六讲 内核对象
1
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主要内容
1、信号量
1.1基本概念 1.2内部结构 1.3互斥信号量 1.4任务信号量
2、事件标志组
2.1基本概念 2.2内部结构
3、消息与消息队列 3.1基本概念 3.2内部结构 3.3任务内建消息队列 eg. 3.4流量控制 3.5保持数据可见性 3.6使用消息队列
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注意：
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1、Uc/os-iii二进制与计数型信号量并不加以区分对待。如果 创建信号量时将信号量计数器初始化为1，则是一个二进制信号 量，如果初始值为大于1的值，则是一个计数型的信号量。
2、 Uc/os-iii中，即便在信号量在创建时初始化计数器为1， 系统也不会限制信号量计数的上限值。
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Task0() { OS_ERR err;
…… while(1) { ……
OSSemPend(&mysem1, 0, OS_OPT_PEND_BLOCKING, &ts, &err);
…… OSSemPost(&mysem2,OS_POST_1,&ts, &err); } }
Task1() { OS_ERR err;
如果当事件发生时，用户明确知道该给哪个任务发信号， 就可以使用任务信号量。
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等待任务信号量
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27
发送任务信号量
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2、事件标志组
2.1基本概念 typedef CPU_INT32U
OS_ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱLAGS;
当 任务需 要与多 个事件 的发生 同步时， 可以使 用事件 标志组。
……
“mysem”,
}
0,
}
&err); …… OSTaskCreate(……); …… OSStart(&err); …… }
Task1() { OS_ERR err;
…… while(1) { ……
OSSemPost(&mysem, OS_POST_1
&ts,
&err);
……
}
8
}
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互斥信号量可以解决优先级反转的问题。
19
优先级反转
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使 用 互 斥 信 号 量 访 问 共 享 资 源
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互斥型信号量相关函数
函数名
说明
OSMutexCreate()
建立一个互斥型信号量
OSMutexDel()
删除一个互斥型信号量
OSMutexPend()