第3课嵌入式操作系统概述

第3课嵌入式操作系统概述内容摘要：

设备。 – 有些产品可能会包含如下形式的辅助存储器： 固态硬盘（以 RAM芯片制成的硬盘）、快闪存储卡甚至是传统的硬盘。 嵌入式 Linux的分类 2 电子元件的规模 • 大型系统的特性 是： 使用运算能力强大的 CPU，或是使用多个CPU并且可以使用大量的 RAM和永久性存储器 通常，这类系统需要进行大量计算来完成特定的任务。 – 例如大型的电信交换机以及飞行仿真器。 嵌入式 Linux的分类 3 实时要求 • 根据嵌入式系统的时限要求，可以分为 – 硬实时系统 系统 必须在预定 的截止期之内 作出反应，否则会发生灾难事件。 – 软实时系统 像音频、视频流系统往往是软实时系统，因为该系统一时的失误并不会造成无法弥补的灾难。 – 非实时系统 一般 会被应用在需要及时（或适时）作出响应但不必立即完成的系统上。 这样的系统虽然比较慢，但是不会影响最后结果 Embedded Operating Systems 38 基于 Linux的嵌入式操作系统 • uCLinux • ARMLinux • RTLinux/RTAI • Embedix • Blue Cat Linux • Hard Hat Linux • 等等 uCLinux • uCLinux，代表着“ MicroControlLinux”，意为 “针对微控制领域而设计的 Linux系统 ”。 • uCLinux是 Lineo公司的主打产品，同时也是开放源码的嵌入式 Linux的典范之作。 • uCLinux支持 ， 已经被成功地移植到很多平台 上。 RTLinux • RTLinux是开放源代码的 具有硬实时特性的多任务 操作系统。 • RTLinux是 美国新墨西哥 州立 大学 计算机科学系 Victor Yodaiken和 Micae Brannanov开发的嵌入式 Linux操作系统。 • RTLinux已经成功地应用于航天飞机的空间数据采集、科学仪器测控和电影特技图像处理等广泛领域。 红旗嵌入式 Linux • 由北京中科红旗软件技术有限公司推出，是国内做得较好的一款嵌入式 Linux操作系统。 – 精简内核，适用于多种常见的嵌入式 CPU； – 提供完善的嵌入式 GUI和嵌入式 XWindows； – 提供嵌入式浏览器、邮件程序和多媒体播放程序 ； – 提供完善的开发工具和平台。 Linux内核结构 • Linux内核概述 – Linux内核特点 – – Linux内核的组成 • 存储与进程管理 – 存储管理 – 进程调度 • 内核源代码目录结构 Linux内核特点 Linux 内核 编程容易 可移植性 可量测性 模块化 稳定性和 可靠性 安全性 标准化和 互用性 完善的网 络支持 Linux 内核既能支持 32 位体系结构 又能支持 64 位体系结构。 Linux 内核全部源代码是遵守 GPL 软件许可的免费软件 开发者可以免费得到社区的贡献、 支持、检查代码和测试。 驱动程 序可以免费发布给其他人，可以 静态编译进内核。 以源码形式发布驱动程序，可以 不必为每一个内核版本和补丁版 本都提供二进制的程序 新的调度器 内核抢占 新的线程模型 文件系统 声音 总线 电源管理 网络 用户界面层 统一的设备模型 Linux内核的组成 进程调度程序（ SCHED） 负责控制进程访 CPU。 保证进程能够公平地访问 CPU，同时保证内核可 以准时执行一些必需的硬件操作； 内核管理程序（ MM） 使多个进程可以安全地共 享机器的主存系统，并支持虚拟内存； 虚拟文件系统（ VFS） 通过提供一个所有设备 的公共文件接口， VFS 抽象了不同硬件设备的细 节。 此外， VFS 支持与其他操作系统兼容的不同 的文件系统格式； 网络接口（ NET） 提供对许多建网标准和网络硬 件的访问； 进程间通信（ IPC） 子系统为进程与进程之间的 通信提供了一些机制。 这 5 部分之间是相互依赖的关系 内存 管理 内存管理 任务 屏蔽各种硬件的内存结构 并向上层返回统一的访问 界面 页式存储管理机制 每个页面的大小随处理机芯片而异 支持虚拟内存  硬件无关部分 进程的映射和逻辑内存的对换  硬件相关部分 为内存管理硬件提供了虚拟接口 分类 页表 每个进程保留一张页表，用于将本进程 空间中 的虚拟地址变换成物理地址。 进程调度 • counter 是进程剩余的时间片 当需要选择下一个进程运行时，由调度程序选择 最值得运行 的进程，依据每个进程的 task_struct结构 policy priority rtpriority counter  policy 是进程的调度策略  两类 Linux 进程：普通进程与实时进程  实时进程的优先级高于其他进程  priority 是调度管理器分配给进程的优先级  rt_priority 用于实时进程间的选择 。