巨龙信息科学技术研究院讲义

巨龙信息科学技术研究院讲义内容摘要：

时间；而响应性是在应答中断后 ， 操作系统服务中断时间。 响应性包含以下几个方面： 初始化中断处理和开始执行中断服务程序 （ ISR） 需要的时间。 如果是要求一个进程切换的 ISR执行 ， 那么比在当前进程上下文中的 ISR执行延迟更长时间。 执行 ISR需要的时间。 这通常依赖于硬件平台。 中断嵌套的作用。 如果一个 ISR可能被另一个中断的到达而中断 ， 那么它的服务将被延迟。 RTOS特点 确定性和响应性共同构成了对于外部事件的响应时间。 响应时间对于 RTOS是至关重要的，由于系统必须满足系统外部个人、设备或者数据流的定时要求。 RTOS特点 用户控制 （ User control） ： 这一点在 RTOS中比在一般操作系统中更加宽广。 在一个典型的非实时操作系统中 ， 用户或者不能控制操作系统的调度功能 ， 或者只能提供 粗略的指导 ， 如将用户编组进入多于一个优先级的类别。 但是 ， 在RTOS中 ， 允许用户精细控制任务优先级是基本功能。 用户应该能够区分硬实时任务和软实时任务 ， 并在每个类别中指定相对的优先级。 一个 RTOS也能够指定这类特征 ， 如分页或者进程切换 ， 哪些进程必须总是驻留在主存中 ， 使用哪个磁盘传输算法 ， 在各种优先级类别中的进程有哪些权利 ， 等等。 RTOS特点 可靠性 （ Reliability） ： 通常它在实时系统中比在非实时系统中更重要。 在非实时系统中一个瞬时错误可以简单地通过重新引导系统来解决 ，在多处理机非实时系统中一个处理机的失败可能在修复或代替该处理机之前造成服务级别的降低。 但是 ， 实时系统需要实时响应和控制事件 ， 性能的丧失或降低可能造成灾难性的后果。 RTOS特点 软失败操作 （ Failsoft operation） ： 与实时系统和非实时系统其它方面的差别一样 ，这里存在一个程度上的差别。 软失败操作是指这样一个特征 ， 系统能够以这样一种方式失败 ， 它能够尽可能地保留能力和数据。 例如 ， 一个典型的传统 UNIX系统 ， 当它检测到内核数据的误用 ， 在系统控制台上发出失败消息 ， 将内存内容倒到磁盘用于以后的失败分析 ， 同时终止系统的执行。 与此相反 ， RTOS将试图或者纠正这个问题或者最小化它的影响 ， 同时继续运行。 典型情况下 ， 系统通告用户或者用户进程 ， 它将试图进行纠正动作 ， 然后继续操作 ， 或许此时降低了服务级别。 商用 RTOS一般特征 快速的进程或线程切换 小规模 （ 具有相关的最小功能 ） 快速响应外部中断的能力 带有诸如信号灯 、 信号量和事件等进程间通信工具的多任务编程能力 使用特殊的顺序文件高速收集数据 基于优先级抢占优先权调度 最小化禁止中断的时间 原语支持延迟任务一段时间或者暂停 /恢复任务 特殊的告警和超时 RTOS组成  商业 RTOS开发工具 交叉编译器 ， 主要是 C或 C++编译器。 RTOS本身 ， 它的核心是 Real Time Kernel， 包括相关的函数库。 软件调试工具包 ， 没有这类工具 ， 多任务的应用程序几乎是没有办法调试的。 RTOS优点  商用 RTOS的优点：  充分满足了模块化设计的要求。 可以把程序按照模块化设计要求自然分解成若干个独立的任务。  提高了系统的可靠性。 不仅可以把程序分解成独立的任务 ，而且可以另外启动一个监控任务 ， 监视各任务的运行状况 ，遇到异常情况时采取一些措施 ， 如将有问题的任务杀掉。  提高了开发效率 、 缩短了开发周期。 一个复杂的应用程序可以分解成多个任务 ， 每个任务的调试 、 修改几乎不影响其它模块。 商业 RTOS及其开发工具包一般提供了良好的多任务调试环境。  另外 ， 32位 CPU本来是为多任务操作系统而设计 ， 特别适合运行多任务实时系统。 一些独具匠心的设计更加可以避免系统崩溃 ， 保证系统长年累月运行不发生死机。  在不断的软件升级中便于产品的迅速升级换代。 RTOS及相关知识 一、嵌入式实时系统基础 二、实时多任务软件开发方法 三、 RTOS特点 四、 RTOS举例 五、高速路由器开发工具选择 VRTXsa VRTXsa是针对嵌入式应用的 、 通用的实时执行程序 （ 内核 ）。 它是实时多任务系统的基础 , 负责管理 、 调度任务(安排 CPU的时间 )和任务间的通信 、 同步 , 提供时钟和中断管理机制。 VRTXsa 与VRTX32是向下兼容的。 VRTXsa特点 支持实时多任务执行的特点 1. 多任务支持 2. 事件驱动 ， 基于优先级的调度 3. 任务间的通信与同步 4. 动态存储分配 5. 实时时钟控制 ， 带有可选的时间片 6. 字符 I/O支持 7. 完全可抢占内核 ， 硬实时响应 VRTXsa特点 体系结构的特点 ： VRTXsa 仅需要一个小存储容量的 CPU， 提供了真正的芯片级的支持。 ：可以很容易地将应用专用的 、 系统级的软件和 VRTXsa 结合起来。 扩充的软件可以是独立运行自己的系统调用处理程序和例程 , 也可以是由 VRTXsa来统一管理 , 调用执行。 层 组 件 用户层 多任务应用程序 RTL MRI其他组件 操作系统层 VRTXsa Nanokernel层 Nanokernel库 RTL 板级支持层 与处理器 /设备有关的库 机器层 CPU MEMORY FPU I/O CLK 基于 VRTXsa应用系统的体系结构 VRTXsa体系结构 VRTXsa体系结构 建立在 VRTXsa基础上的系统根据功能来分层 ， 每一层都使用下一层提供的功能。 系统硬件构成了系统的最底层。 紧接着一层包括了最简单的 ， 大多是硬件相关的操作系统功能 ，最上层是应用程序。 从技术的角度来看 ， 每一层都为其上一层定义了一个虚拟机。 在更高的层上 ， 是不能分辨出由软件提供的功能与由硬件提供的功能 ， 每一层都增加了一些功能。 VRTXsa  与 C语言的接口 应用任务可通过 C语言调用接口函数来调用 VRTXsa提供的系统功能。 VRTXsa的库与应用程序相连 , 且只有应用使用到的功能才被装入。 所有 VRTXsa 的 C函数都遵循 MRI的 MCC C编译器的调用协定。 在库里面的每一个函数都与一个 VRTXsa 系统调用相对应。 其调用格式如下 : 函数返回值 (或 void) VRTXsa系统调用名。