Linux课件第10章
第10章 嵌入式操作系统 简介,主要内容 嵌入式系统概述 嵌入式操作系统概述 嵌入式操作系统实时内核与实现 嵌入式操作系统实例介绍CLinux,10.1 嵌入式系统概述,嵌入式系统与通用计算机系统的异同,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。,10.2 嵌入式操作系统概述 10.2.1 嵌入式软件系统的体系结构,10.2.2 嵌入式操作系统,从原理上说，嵌入式操作系统仍旧是一种操作系统，因此它同样具有操作系统在进程管理、存储管理、设备管理、处理器管理和输入/输出管理等方面的基本功能。 大致经历了以下几个阶段： （1）无操作系统阶段 （2）简单操作系统阶段 （3）实时操作系统阶段 （4）面向Internet的阶段,10.3 实时内核及其实现 10.3.1 任务管理与调度,1任务: 每个任务是一个独立的执行线程 ，可以与其他的并发任务竞争处理器时间。 2任务管理:可以通过创建、删除、挂起、解挂、设置优先级等操作对任务进行管理 3任务的调度算法:多采用基于静态优先级的可抢占式调度，任务优先级是在运行前通过某种策略静态分配好的，一旦有优先级更高的任务就绪，就马上进行调度。 4任务的构建模型:采用单进程/多线程模型，或简单地称为任务模型 5任务的组成:代码、数据 、堆栈 6任务的属性：与任务相关的参数就是任务的属性，包括任务的优先级（Priority）、任务的周期（Period）、任务的计算时间（Computation Time）、任务的就绪时间（Ready Time），任务的截止时间（Deadline）。,10.3.2 中断和时间管理,1中断 2时间管理模块 任务的执行时间、任务的挂起时间、时钟节拍等与时间相关联的数据是控制实时系统的关键参数，必须有一个明确的管理方式。 3中断管理功能 4时间管理功能,10.3.3 任务间同步、互斥与通信及其实现,嵌入式系统中使用任务间原语实现任务的同步和通信。 1信号量 操作系统对信号量提供初始化、等待信号量、发送信号量等操作 2事件 是指一种表明预先定义的系统事件已经发生的机制。一个事件就是一个标志；每个事件由在事件集变量中的某一位表示。 3消息 消息是传递信息的媒介。任务间的通信方式可分为直接通信和间接通信 4管道 提供非结构化数据交换和实现任务间同步的内核对象,5异步信号 信号是当某事件发生时产生的一个软件中断，它将信号接收者从其正常执行路径转到相关的异步处理子程序。 信号的种类及其编号依赖于系统 对异步信号的主要操作包括：安装异步信号处理例程，发送异步信号到任务。 6共享内存 实现任务间通信最常用的方法是使用共享数据结构，尤其是当所有任务都在同一地址空间的条件下。 7任务间的耦合度 在嵌入式多任务系统中，任务间的耦合程度是不一样的。 8任务优先级反转 即高优先级任务需要等待低优先级任务释放资源。,10.3.4 内存管理和I/O管理,1内存管理 对内存管理的普遍要求是最小的碎片、最小的管理负载和确定的分配时间。 通常不采用虚拟存储管理，而采用静态内存分配和动态内存分配 （1）嵌入式实时操作系统在内存管理方面需要考虑如下因素： 内存管理方式应简捷。 在嵌入式实时操作系统中一般不使用虚拟存储技术 内存保护可以采用平面内存模式，即不保护方式。 （2）内存管理机制可分为静态分配和动态分配两种模式 （3）常用的嵌入式内存管理方式有定长存储区和可变长存储区两种 （4）内存保护可通过硬件提供的MMU（Memory Management Unit）来实现。 2I/O管理 嵌入式的I/O系统主要由I/O设备、相关设备驱动程序、I/O子系统组成,10.4 嵌入式操作系统实例介绍CLinux,CLinux表示Micro-Control-Linux，意指“针对微控制领域而设计的Linux系统”。 CLinux是由Linux 2.0内核发展而来，是专为没有MMU的微处理器（如ARM7TDMI，Coldfire 等）设计的嵌入式Linux操作系统。 1CLinux系统架构 主要由三个基本部分组成： 引导程序、CLinux内核 （由内存管理、进程管理和 中断处理等构成）和文件系统。,2内存管理 CLinux采用实存管理策略，即通过地址总线对物理内存进行直接访问。 仍然采用存储器的分页管理。 因为系统不含MMU，所以无法使用磁盘交换空间。 3文件系统 CLinux系统多采用Romfs文件系统，它是一种相对简单、占用空间较少的文件系统。 Romfs是只读的文件系统，禁止写操作。 4多进程管理 CLinux所有的进程管理都通过vfork来实现。 vfork不复制调用者进程（父进程）地址空间的页面，只是初始化子进程私有的数据结构与准备足够的分页表。该调用完成后，父子进程事实上共享同一块存储器。 5Clinux的实时性讨论 与Linux相似，CLinux本身并不支持特定的实时性应用。 通过相应的修改，可以提供基于内核空间和用户空间的硬实时和软实时的系统调用（如RT-Linux或RTAI系统）。,请提出宝贵意见和建议 谢谢！,
