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Linux课件第10章

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1、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

2、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

3、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

4、 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！,

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