实时操作系统

2.8 代码临界区
指一段不可分割的代码，一旦执行，不能被中断。 实现代码临界区的方法： 屏蔽中断，通常在代码执行前关闭中断，执行后
打开中断，只能用于单处理机的情形
通过信号量机制
UC/OS内核里得到充分体现
2.9 信号量
多任务环境下使用的一种指示标志, 它负责协调
各个任务, 以保证它们能够正确、合理的使用公 共资源。
任务执行过程中（资源已获得，死循环中）
挂起
任务结束（跳出死循环，资源释放）
任务的特点
动态性：任务有一定的生命期
任务由“创建”而产生，由“撤消”而消 亡，因拥有处理器而得到运行。 并发性：多个任务同时运行 单处理器上的交替、多处理器上的同时性
任务的特点
独立性：任务是系统中独立存在的实体
嵌入式系统的管理层
CPU资源管理
存储器管理（内存和外存）
设备管理（输入输出设备）
实时 多任务操作系统（Real Time Operating System） 具有实时性，能支持实时控制系统的工作
首要任务：完成实时控制任务
次要任务：提高计算机系统的使用效率
二、基本概念
开始为B服务。 4. 此时A因某外部事件而变成就绪。 5. 发生调度时，A与文件服务进程都是就绪状态。 文件服务进程由于优先级高而更为优先。可是
文件服务进程代表的是B，因此发生优先级倒
置。
2.7优先级继承
该技术强令低优先级的任务继承与之共享资
源并被挂起的任意高优先级任务的优先等级 ，使较低优先级的任务尽快执行，最终释放 较高优先级所需的资源。 上例中B获得文件服务的优先级。
级队列的时间片小，低优先级队列的时间片大
例如：UNIX、WindowsNT
2.4调度延迟
调度延迟是指当一个事件从引起更高优
先级的任务就绪到这个任务开始运行之间的时 间。简而言之，是一个任务被触发后，由就绪
到开始运行的时间。
2.5 优先级
任务的轻重缓急指示 每个任务按其重要性被赋予一定的优先级 静态优先级与动态优先级（固定和可变） 基于优先级的系统会出现优先级倒置的问题
凡新到达的任务被排到队列尾部。
F
….
C
B
A
CPU
完 成
多级反馈队列 (multi-level feedback queues)
系统中设置多个就绪队列，每源自文库队列对应一个
优先级 第一个队列的优先级最高，第二个队列次之， CPU先执行高优先级队列中的任务 各就绪队列中进程的运行时间片不同，高优先
一．操作系统介绍
二．嵌入式操作系统的基本概念
三．嵌入式操作系统及其特点
四．典型嵌入式操作系统介绍 五．嵌入式操作系统选型
一、操作系统介绍
操作系统是一段核心程序
作为软硬件资源的控制中心，它以尽量合理 有效的方法组织多个用户共享计算机的各种 资源。 作为一台功能强大的虚拟机，给用户一个方
便、有效、安全的工作环境。
2.8 代码临界区（Critical Section）
2.9 信号量(Semaphore)
2.10 任务间通信（inter task ）
2.11 互斥（mutual exclusion)
2.12 抢占(Preemptive)
2.1 任务
指拥有CPU资源（寄存器、堆栈）的正在执行的
简单程序
类似于通用操作系统中的进程和线程（Process）
基本的调度算法
先来先服务（FCFS）
最短周期优先（SBF） 优先级法(Priority) 轮转法(Round -Robin) 多级队列法(multi-level queues)
多级反馈队列(multi-level feedback queues)
先来先服务FCFS（First-e, first-served）
已开发出多种算法用于实时任务的优先级分配
2.6优先级倒置
当一个任务等待比它优先级低的任务释放资源
而被阻塞时，就会发生优先级倒置。
例： 1. 有A、B两个应用程序，A的优先级比B高，但是A 在挂起，而B在运行。
2. B需要进行文件操作，发请求给文件服务进程，
自己进入挂起，等待文件操作完成。
3. 本来在挂起的文件服务进程接受到B的请求后
2.1 任务（Task）
2.2 任务上下文（ Task Context）
2.3 调度（Scheduler）
2.4 调度延迟(Scheduler Latency）
2.5 优先级（Priority） 2.6 优先级倒置 (Priority Inversion) 2.7 优先级继承(Priority Inheritance)
只有任务有资格向系统申请资源并有权获得
系统提供的服务（任务是资源分配基本单位）。 异步性：任务按异步方式运行，各自独立。
2.2任务上下文
任务上 下文是指一 个未运行任
务的状态，
如堆栈指针、 计数器、内 存字段和通 用寄存器等。
2.3 调度
决定任务运行次序的机制
抢占式 非抢占式 多数实时内核是基于优先级调度的多种 方法的复合
早就绪的任务排在就绪队列的前面，迟就绪的
进程排在就绪队列的后面
CPU先运行处于就绪队列之首的任务
特点：算法简单易行，但性能较差
D
C
B
A
CPU
完 成
最短周期优先SBF（Shortest Burst First ）
在就绪队列里，谁执行周期最短就先执行谁
优先级法（Priority）
在就绪队列里挑选优先级最高的执行
非抢占式优先级法和抢占式优先级法 最常用、最有效调度方法
轮转法(Round -Robin)
轮转调度是每次从有序队列头部选出一任务，
并给它分配定长运行时间片。
若任务在分配的时间片结束之前执行完毕，它
就从处理机撤离；若分配的时间片到期，任务
还未执行完毕(还需另外的时间片)，则它被重 新送入队列尾部以等待下次调度。
实时系统中的大部分任务是周期的，编程上每个
任务是一个典型的无限循环 只有任务能够申请CPU资源 任务的状态：就绪、运行、挂起
任务举例：
void task(…) { /* 变量说明*/ while(1) { 语句； … } }
任务的状态
就绪 任务获得执行优先级后等待操作系统安排开始 执行（等待开始死循环） 运行