嵌入式操作系统原理课件

1、操作系统基本原理，邹，哈尔滨工业大学自动化测量与控制研究所电话：86413531-609电子邮件：多任务，一个任务也可以称为一个过程。每个任务都是整个应用系统的一部分。每个任务都有特定的优先级，有自己的一组中央处理器寄存器和自己的堆栈空间。通常，每个任务都是一个无限循环，每个任务都有特定的状态：休眠状态、运行状态、挂起状态(等待事件发生)和中断状态。任务多任务、任务状态、休眠状态-任务驻留在内存中，但不被多任务内核调度。就绪状态-任务已就绪，但暂时无法运行，因为其优先级低于正在运行的任务。运行状态这个任务已经掌握了中央处理器的控制，正在运行。挂起状态也称为等待事件状态，这意味着任务正在等待一个

2、或一些事件发生。中断状态任务的执行被中断，因为中央处理器开始处理中断请求。任务状态、内核、内核负责为每个任务分配CPU时间。内核负责任务间的通信。内核负责任务切换。负责任务调度，从准备好的任务中选择一个任务按照一定的策略执行。实时内核调度算法基于优先级调度，总是让就绪状态下优先级最高的任务先运行。非抢占式内核，非抢占式内核内核要求每个任务放弃对中央处理器本身的所有权。-中断可以使高优先级任务从暂停状态变为就绪状态，但在服务中断后，控制权将返回到原来中断的任务，直到任务主动放弃对中央处理器的使用权。-在低优先级任务主动放弃对中央处理器的控制之前，高优先级任务不能中断低优先级任务的执行。非抢占式内

3、核，抢占式内核，抢占式内核一旦具有最高优先级的任务准备就绪，它总是可以得到中央处理器的控制。-高优先级就绪任务可以中断正在执行的低优先级任务，并进入执行状态；被抢占的低优先级任务进入就绪任务队列，等待下一次调度。商业实时内核是抢占式内核。可抢占内核、可重入性、可重入性可重入性函数可以被多个任务调用，而不用担心数据破坏。-可重入功能可以随时中断，并在一段时间后执行，而不会丢失相应的数据。-可重入函数只使用局部变量，即变量存储在中央处理器寄存器或堆栈中。可重入函数、不可重入函数、时间片循环调度、时间片循环调度循环调度当两个或多个任务具有相同的优先级时，内核运行一个任务一段预定的时间，这称为时间配额

4、，然后切换到另一个任务。当满足以下条件时，将中央处理器控制权交给下一个就绪任务当前任务与此无关。-任务在当前任务的时间片用完之前结束。-当前任务的时间片已用完。根据优先级进行调度，并根据任务的优先级和状态决定任务的调度。基于优先级的抢占式调度。基于优先级的非重复调度。任务优先级，静态优先级-任务的优先级在执行过程中不会改变，每个任务的优先级在编译时确定。动态优先级任务的优先级在执行过程中是可变的。优先级颠倒过来。当高优先级任务申请由低优先级任务占用的资源时，高优先级任务被迫进入等待状态。如果一直在执行中等优先级任务，则高优先级任务无法执行。优先级反转问题示例、优先级反转解决方案、优先级继承-具

5、有资源的低优先级任务被高优先级抢占。-高优先级任务开始申请被低优先级占用的资源。此时，具有资源的低优先级任务的优先级上升到高于高优先级任务的优先级。-如果有资源的任务有机会运行，它将有机会尽快释放资源。-释放资源，任务返回到其原始优先级。-高优先级任务获得运行机会并占用资源。信号量，信号量信号量-控制共享资源的使用权-标记事件的发生-同步两个任务的行为二进制信号量-信号只有两个值0和1计数信号量-信号有一个值范围，如0-255，信号量，信号量的操作创建-初始化二进制的信号值或计数信号量到等待-如果信号幅度不是0，则获得信号， 并且信号幅度减少1以给出信号信号信号幅度增加1，二进制信号量、计数信

6、号量、死锁、死锁死锁指两个任务无限期地等待彼此的受控资源。 防止死锁的方法在进行下一步之前获取所有资源。-所有任务都以相同的顺序应用于多个资源。-释放资源时使用相反的顺序。-定义任务等待资源的时间。如果他们不等待资源一段时间，他们将超时并解决死锁。同步，信号量同步，事件标志，应用于任务和多个事件。独立事件标志-唤醒任务关联事件标志如果任何等待事件发生-唤醒任务，事件标志，消息邮箱，消息邮箱如果所有等待事件同时发生-消息(指针)可以通过任务或内核中的中断服务程序放入邮箱。-一个或多个任务可以通过内核接收此消息。-每个邮箱都有一个相应的等待邮件的任务列表。如果邮箱为空，等待邮件的任务将被暂停。-每

7、个邮箱还应该有相应的邮件发送任务列表。如果邮箱已满，邮件发送任务将暂停。消息队列，消息队列消息队列-消息队列实际上是一个邮箱数组。内核中的任务或中断服务程序可以将消息(指针)放入消息队列。-一个或多个任务可以通过内核接收此消息。-每个消息队列都有一个相应的等待消息的任务列表。如果消息队列为空，等待消息的任务将被挂起。-每个消息队列还应该有一个发送消息的相应任务列表。如果消息队列已满，发送消息的任务将暂停。中断，中断是一种硬件机制，用于通知中央处理器发生了异步事件。一旦中断被识别，中央处理器保存部分(或全部)上下文，即部分或全部寄存器的值，并跳转到一个特殊的中断服务子程序ISR进行中断处理。处理

8、后，程序返回：-对于非抢占内核，程序返回到中断的任务。-对于抢占式内核，让进入就绪状态的优先级最高的任务开始运行。中断处理、中断处理流程、中断关闭、当前上下文保存、中断源检查、中断打开、中断处理程序调用、中断返回、中断嵌套、中断性能指数、中断延迟和中断关闭时间长度。对于非抢占式和抢占式内核：中断延迟=关闭中断的最长时间、开始执行中断服务子例程的第一条指令的时间、中断的性能指标和中断响应-从中断发生到开始执行用户的中断服务子例程的时间。对于非抢占式内核-中断响应时间-中断延迟节省中央处理器内部寄存器时间对于抢占式内核-中断延迟节省中央处理器内部寄存器时间，内核进入中断服务功能的执行时间，中断的性能指标，中断恢复时间-中央处理器返回中断的程序代码所需的时间。对于抢占式内核-中