EOS嵌入式操作系统第五部分EOS内核基础

1、嵌入式操作系统嵌入式操作系统Embedded Operating System2016年2月桑楠桑楠 信息与软件工程学院1第五部分第五部分信息与软件工程学院2EOS基础核心内容核心内容 嵌入式软件、EOS、RTOS RTOS的特点 RTOS的结构 RTOS与通用OS的异同信息与软件工程学院3嵌入式软件嵌入式软件EOS、RTOS信息与软件工程学院4基本概念和术语基本概念和术语 信息与软件工程学院5OS管理和控制计算机硬件与软件资源的系统软件EOSEmbedded Operating System任务Task；程序运行的实体，调度的基本单元线程Thread；进程内可并发执行的程序段 资源共享，调度

2、的基本单元上下文切换Context Switching；当前运行任务的交换抢占Preemptive；当前执行任务被另一就绪任务打断不可抢占Non-Preemptive；当前执行任务不允许被打断互斥Mutual Exclusion；多个任务同时访问共享数据时，必须顺序访问的机制基本概念和术语（续）基本概念和术语（续） 信息与软件工程学院6优先级Priority；任务的紧急程度和重要性优先级驱动Priority Driven；任何时刻，总是将处理器分配给优先级最高的任务的机制可调度性Schedulability；一个任务的完成时间不大于截止时间（Deadline），称任务可调度；若系统所有任务可调

3、度，称系统可调度优先级反转Priority Inversion；高优先任务等待低优先级任务释放资源而被堵塞的情况 产生死锁的原因优先级继承Priority Inheritance；优先级反转时，低优先级任务提高优先级确保继续执行以释放资源的方法嵌入式软件与嵌入式软件与EOS 信息与软件工程学院7嵌入式软件的发展过程示意各阶段并存！EOS？嵌入式软件与嵌入式软件与EOS（2）信息与软件工程学院8典型嵌入式设备中由EOS提供的软件比例10%30%Networking75%KernelKernelFile SystemKernelNetworkingFile SystemMultiprocessin

4、gMemory ManagementNetworking UtilityWindows APIApplicationApplicationApplicationApplicationKernelNetworkingFile SystemMultiprocessingFault ToleranceDistributed ObjectsAdvanced NetworkingAdvanced InterconnectJavaBrowser / GUI90%EOS与与RTOS信息与软件工程学院9RTOS EOS广义：广义：RTOS组成组成信息与软件工程学院10RTOS组成组成 信息与软件工程学院11类

5、似于通用操作系统类似于通用操作系统驱动程序底层硬件相关；广义属于RTOS内核最高权限部分；负责管理进程、内存、设备、文件、网络、安全、.接口库一系列特殊的程序库，提供应用程序所需的API；最靠近应用程序的部分。外围提供特定高级服务的部件。如对微内核结构，文件管理等均归于外围RTOS组成（组成（2）：）：示例示例 信息与软件工程学院12RTOS特点特点信息与软件工程学院13RTOS特点特点 信息与软件工程学院14及时性嵌入式实时系统的基本特征可确定性系统执行时，任务的执行序列、最坏执行时间等可确定并发性同一时刻，可能有多个外部事件到达，因此必须激活多个任务同时响应以应对外部事件高可信性无论外部环

6、境如何，系统需要对外部事件做出准确反应可靠性不出错概率鲁棒性容错能力防危性不发生灾难性问题.RTOS特点（特点（2） 信息与软件工程学院15安全性主要指信息安全，能抵御外部环境对系统的恶意攻击。也属于可信性内容之一也属于可信性内容之一可嵌入性能嵌入式到应用软件中 捆绑为一个可执行程序可剪裁性针对应用需要，合理裁减，够用即可 节约资源、增强性能可扩展性能适应应用的不断变化发展 动态管理、嵌入式DB、.Adaptive RTOS结构结构信息与软件工程学院16整体结构（整体结构（单块单块）：原理）：原理 信息与软件工程学院17HardwareAPIUserKernelApplicationAppli

7、cation整体结构（整体结构（单块单块）：示意）：示意 信息与软件工程学院18层次结构层次结构信息与软件工程学院19微内核结构微内核结构信息与软件工程学院20微内核结构（微内核结构（另一种体现另一种体现）信息与软件工程学院21 User kernelHardwareProcessApplicationMemoryMicro-kernelFileNetDisplayRequestReturnSafetySecurity构件化结构构件化结构信息与软件工程学院22TinyOS多核结构多核结构信息与软件工程学院23RTLinuxRTOS虚拟化技术虚拟化技术信息与软件工程学院24RTOS-VM德国主流

8、主流RTOS信息与软件工程学院25主流主流RTOS 信息与软件工程学院26总体情况200多RTOS，不同领域vxWorksWind River System，Intel（2009）IntegrityGreen Hills Software，安全、无版权税RTOSQNXQuantum Software Systems，遵从POSIX规范NucleusATI，抢占式多任务RTOS，CPU类型最丰富tinyOSUC Berkeley，专为嵌入式无线传感网络cOS-IIMicrium，支持超过100种以上的微处理器RTLinux新墨西哥州的fsmlabsWindows MobileMS，移动终端And

9、roidGoogle，基于LinuxiPhoneOSApple，移动终端开源RTOSRT-Thread、FreeRTOS、nOS、eCos、.RTOS与通用与通用 OS信息与软件工程学院27比较比较信息与软件工程学院28通用OSRTOS体系结构整体、层次、微内核、构件化整体、层次、微内核、构件化TCB结构增加时间参数：周期、截止时间等名称、ID、优先级、当前状态、上下文等任务调度静态调度表、固定优先级（RM类）、动态优先级（EDF类）；原则上用户不能改变优先级基于优先级的调度；时间片轮转调度；系统态优先于用户态；优先级可用户改变内存管理主要使用静态内存划分采用虚拟存储机制中断管理多数中断处理转化为周期性查询任务；执行次序由统一考虑的优先级决定中断处理优先于任务执行比较（比较（2）信息与软件工程学院29共享资源问题存在优先级逆转问题信号量机制处理