嵌入式实时操作系统研究与分析

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1、嵌入式实时操作系统研究与分析摘要:嵌入式实时操作系统是嵌入式系统的基础运行平台，是嵌入式系统稳定、可靠工资作的基础，其功能和性能的骱好坏将直接影响嵌入式系统绞的功能和性能。嵌入式时实馐操作系统目前应用的范围越朕来越广，逐渐成为今后操作很系统开发和发展的主要方向⒎。其应用领域大到工业控制き,小到个人消费用品如数码栋相机,手机,pda等无处禧不在，通信系统也大量的使用嵌入式实时操作系统作为秆操作系统平台.关键词屡:操作系统；嵌入式；实时昴一、嵌入式和实时枋系统介绍嵌入式系萋统在我们的生活中已经无处疃不在，如火星探测器，汽车珈上的电动装置,可视电话，徙pda，嵌入式网络交换系啉统等等。嵌入式系统在

2、我们的生活中发挥着巨大的作用藕9/9,嵌入式系统是为实现特定瞟功能，并且软硬件紧密结合畜在一起的计算机系统。客实时嵌入式系统是嵌入式系劬统的一种，它能够对外部事件给予及时响应。对外部事件的响应有三个步骤：对外瞽部事件的识别，必要的处理蟛，以及结果的输出。实时系猥统又分为硬实时和软实时两莽种。在软实时系统中，系统允的宗旨是使各个任务运行得讥越快越好，对响应时间的介祷定有一定的灵活性；在硬实敫时系统中，各任务不仅要执骷行无误而且要做到准时，一沿旦不能在确定的时间内完成饣,有可能导致灾难性后果。实时操作系统以及时的方式岁进行任务调度、系统资源的脾管理以及为应用开发提供一ν个稳固的平台。rto

3、s可讫以是一个小而简单的系统，眶也可以是一个大而全的系统脔，具体要视实际应用而定.瞟目前流行的许多rtos都是用户可裁剪定制的,如v驽xworks和psos等鼬。LOCaLhOsT二、嵌入式操作系统实时辎性的几个重要性能指标刊9/9成熟度一个操作系统从ト研发成功到能稳定、可靠运行的过程是需要较长时间的糇，只有经过广泛使用才能逐步走向成熟，成熟度是综合兹评价操作系统稳定性和可靠湛性的重要指标。稳定性芍稳定性是反映嵌入式实时操擦作系统在长时间运行过程中纬不会出现异常情况，保证应∵用系统能够稳定、可靠地工锣作的指标。可靠性蜉可靠性是反映嵌入式实时操壕作系统能够保持正常运行而杓不受外界影响的能力

4、，通常镟以系统连续并且可靠运行时籀间来度量。安全性安全①性是反映嵌入式实时操作系蒎统能够抵御外部攻击和应用佻软件自身缺陷的能力。开放性开放性是反映嵌入式粤实时操作系统符合国际和国玢家标准水平以及能否得到众芴多第三方广泛支持的基本条腻件。9/9实时性实时性是反趔映嵌入式实时操作系统快速牖响应外部事件的能力。通常轳包括：系统调用时间、任务τ切换时间、中断响应和延迟蒜时间、信号量混洗时间、数檬据包吞吐率等。三茈、嵌入式实时操作系统的体垂系结构操作系统发展至今,模块结构已经非常莱明确,即可分成处理器管理假、存储器器管理、设备管理和文件管理等模块,如表1陪所示。只有文件系统是属于建立在存储器上的

5、逻辑管理曩功能,因为可以说,现今的操作系统是一种直接的计算乌机硬件的逻辑映射,是硬件棼组合模型的软件表达形式。操作系统最基本的结构是飨模块结构和层次结构。模块烨结构是最一般的结构化设计揣。单内核就是模块结构,但桡内核的概念是一种层次概念奂。层次结构是建立在系统功僖能模块分类的基础之上,是一种模块集合作为“层”的材9/9结构。操作系统按模块间功能调用方式分单内核与微核飧两类。另外还有两种应用模渐型:虚拟机与客户机(服务拚器)模式,它们是建立在操笄作系统的系统应用扩展模型ч。四、如何提高嵌铳入式实时操作系统的可靠性提高rtos的可靠逅性的关键取决于rtos的悖架构。例如在实时执行模式斋架构中

6、，大部分或所有软件组件都在一个单一的内存地稳址空间中运行，包括操作系统内核、网络协议栈、设备鹏驱动程序、应用程序等。虽江然这种架构的效率较高，但溃有两个明显的缺陷：任何组鉴件中的一个指针错误，都可能破坏操作系统内核或任何粗其它组件，导致不可预测的行为和整个系统的崩溃；很难动态修复或替换任何有故琬障的组件，大多数情况下，嗲出现这些问题时系统复位是诸唯一的选择。有一些r控tos试图通过使用单内核σ架构来解决这个问题。在这镗种架构中，用户的应用程序桠在隔离的、受保护内存地址坳9/9空间中运行。如果一个应用锞程序试图访问其地址空间之夜外的数据，内存管理单元将槭通知操作系统，操作系统可屦能会采

7、取保护措施，例如终溶止出错进程。由于这样的操舍作系统需要将大多数或所有掌驱动程序、文件系统和其它系统服务绑定到内核中，因黄此任何组件中的一个错误都可能带来灾难性的内核故障。采用微内核架构可提供更殆精确的故障隔离，如qnx喋neutrino等操作系絷统都基于微内核架构。微内铖核有两个明确的特征：在操彤作系统内核中只实现了一个癞包含了基本os服务的小内葜核，包括驱动程序、文件系旌统、协议栈和用户