嵌入式操作系统的内核PPT课件

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❖ 嵌入式操作系统从八十年代初出现商业化 产品,经过近二十年的发展,到目前为止, 国际市场上已出现了近百个嵌入式操作系 统家族,支持不同处理器的200多个产品。
强实时
Wind River公司的VxWorks pSOS+
Microtec Research公司(MRI)的VRTX
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弱实时
3 COM的PalmOS、 微软的Windows CE、 版本众多的嵌入式Linux。
❖ 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。
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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:
❖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
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
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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:
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。
有良好的可移植性和可伸缩性。
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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。
1.异步的事件响应 2.切换时间和中断延迟时间确定 3.优先级中断和调度 4.抢占式调度 5.内存锁定 6.连续文件 7.同步
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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
❖ 实时计算(real-time computing)是许多重要应 用领域中的关键技术。这些领域包括:过程控制、 核电站、智能车辆公路系统、航空、飞行控制、 通信、多媒体、办公自动化、自动化控制、计算 机外设、消费电子、实时模拟、虚拟现实、医疗 应用和军事等。几乎所有的安全关键(safety critical)系统和许多嵌入式计算机系统都是实时 系统。实时计算正变得越来越重要和普遍。
POSIX.4
嵌入式操作系统 <>实时操作系统
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实时操作系统可以分为两种:一般实时操作 系统和嵌入式实时操作系统
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嵌入式实时操作系统的发展
嵌入式实时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, 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, 从只有实时内核到除了 内核外还提供其他功能模块如:高速文件 系统,TCP/IP网络系统,窗口系统。
嵌入式操作系统的内核
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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,
如文件系统,TCP/IP网络系统,窗口图形系
统等。
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嵌入式操作系统技术现状
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嵌入式实时操作系统正向实时超微内 核、定制化(ASOS)和支持无线网络、低 功耗及动态加载等方向发展。
超微内核是一种非常紧凑的基本内核代码层, 为嵌百度文库式应用提
供了可抢占, 快而确定的实时服务, 在它的基础上可以灵活地构 造各种类型的、与现成系统兼容的、可伸缩的嵌入式实时操作 系统。因此能满足应用代码的可重用和可伸缩性(scalability)的需 求。
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❖ DeltaCORE2.0是一个强实时、嵌入式多任务操作 系统内核。其目标CPU为Intel® 80x86, ARM,MPC860,MIPS运行方式为平面保护模式(flat protected mode),适用于内存要求较大、可靠性 要求较高的嵌入式系统。
❖ DeltaCORE2.0的任务响应时间快速、确定,并 且不随负载大小改变。DeltaCORE2.0提供任务扩
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1s
100ms
10ms
1ms
100us 10us 1us
语音和 声音系统
过程模拟和 网络控制
飞行模拟
机器人 控制器
遥感勘测 控制地震
分析
火警系统
过程 控制系统
和 工业 自动化
医疗诊断和 实验自动化
图2-1
实时应用对响应时间的 需求
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2.嵌入式实时操作系统及发展
❖ 广泛使用的有三种操作系统即多道批处理操作系 统、分时操作系统以及实时操作系统。
❖ 多道批量处理系统一般用于计算中心较大的计 算机系统中。由于它的硬件设备比较全,价格较 高,所以此类系统十分注意CPU及其它设备的充 分利用,追求高的吞吐量,不具备实时性。分时 系统的主要目的是让多个计算机用户能共享系统 的资源,能及时地响应和服务于联机用户,只具 有很弱的实时功能,
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IEEE的实时UNIX分委会认为实时操作系统应具备 以下的几点:
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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。
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1.嵌入式实时系统基础
展处理接口,用户可以通过这些接口扩展内核处理 任务的功能。DeltaCORE2.0绝大部分源代码用C语 言编写,具有良好的可移植性。DeltaCORE2.0提
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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
❖ 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
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