嵌入式實時操作系統研究與分析

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嵌入式實時操作系統研究與分析

摘要:嵌入式實時操作系統(RTOS)是嵌入式系統的基礎運行平臺,是嵌入式系統穩定、可靠工作的基礎,其功能和性能的好壞將直接影響嵌入式系統的功能和性能。嵌入式時實操作系統目前應用的範圍越來越廣,逐漸成爲今後操作系統開發和發展的主要方向。其應用領域大到工業控制,小到個人消費用品如數碼相機,手機,PDA等無處不在,通信系統也大量的使用嵌入式實時操作系統作爲操作系統平臺.
  關鍵詞:操作系統;嵌入式;實時
  
  一、嵌入式和實時系統介紹
  
  嵌入式系統在我們的生活中已經無處不在,如火星探測器,汽車上的電動裝置,可視電話,PDA,嵌入式網絡交換系統等等。嵌入式系統在我們的生活中發揮着巨大的作用,嵌入式系統是爲實現特定功能,並且軟硬件緊密結合在一起的計算機系統。
  實時嵌入式系統是嵌入式系統的一種,它能夠對外部事件給予及時響應。對外部事件的響應有三個步驟:對外部事件的識別,必要的處理,以及結果的輸出。實時系統又分爲硬實時和軟實時兩種。在軟實時系統中,系統的宗旨是使各個任務運行得越快越好,對響應時間的介定有一定的靈活性;在硬實時系統中,各任務不僅要執行無誤而且要做到準時,一旦不能在確定的時間內完成,有可能導致災難性後果。實時操作系統(RTOS)以及時的方式進行任務調度、系統資源的管理以及爲應用開發提供一個穩固的平臺。RTOS可以是一個小而簡單的系統,也可以是一個大而全的系統,具體要視實際應用而定.目前流行的許多RTOS都是用戶可裁剪定製的,如vxworks和pSOS等。
  
  二、嵌入式操作系統實時性的幾個重要性能指標
  
  成熟度一個操作系統從研發成功到能穩定、可靠運行的過程是需要較長時間的,只有經過廣泛使用才能逐步走向成熟,成熟度是綜合評價操作系統穩定性和可靠性的重要指標。
  穩定性穩定性是反映嵌入式實時操作系統在長時間運行過程中不會出現異常情況,保證應用系統能夠穩定、可靠地工作的指標。
  
  可靠性可靠性是反映嵌入式實時操作系統能夠保持正常運行而不受外界影響的能力,通常以系統連續並且可靠運行時間來度量。
  安全性安全性是反映嵌入式實時操作系統能夠抵禦外部攻擊和應用軟件自身缺陷的能力。
  開放性開放性是反映嵌入式實時操作系統符合國際和國家標準水平以及能否得到衆多第三方(主要包括:驅動程序、開發工具、其它功能軟件等)廣泛支持的基本條件。
  實時性實時性是反映嵌入式實時操作系統快速響應外部事件的能力。通常包括:系統調用時間、任務切換時間、中斷響應和延遲時間、信號量混洗時間、數據包吞吐率等。
  
  三、嵌入式實時操作系統的體系結構
  
  操作系統發展至今,模塊結構已經非常明確,即可分成處理器管理、存儲器器管理、設備管理和文件管理等模塊,如表1所示。只有文件系統是屬於建立在存儲器上的邏輯管理功能,因爲可以說,現今的操作系統是一種直接的計算機硬件的邏輯映射,是硬件組合模型的軟件表達形式。
  操作系統最基本的結構是模塊結構和層次結構。模塊結構是最一般的結構化設計。單內核就是模塊結構,但內核的概念是一種層次概念。層次結構是建立在系統功能模塊分類的基礎之上,是一種模塊集合作爲“層”的結構。操作系統按模塊間功能調用方式分單內核與微核兩類。另外還有兩種應用模型:虛擬機與客戶機(服務器)模式,它們是建立在操作系統的系統應用擴展模型。
  
  四、如何提高嵌入式實時操作系統的可靠性