常見操作系統(tǒng)

常見操作系統(tǒng)第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式操作系統(tǒng)分類硬實時系統(tǒng)確保系統(tǒng)中的關(guān)鍵任務(wù)在確定的時間得到響應(yīng)，不能有失敗的情況，否則會出現(xiàn)嚴重后果軟實時系統(tǒng)設(shè)計的時候是有響應(yīng)時間要求的，但是偶爾某些任務(wù)的響應(yīng)時間超過這個限制也不會有嚴重的后果非實時系統(tǒng)無響應(yīng)時間的要求第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式操作系統(tǒng)一覽第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一常見嵌入式實時操作系統(tǒng)RTlinux及其他嵌入式實時LinuxuC/OSIIwindriversystems公司的VxworksQNXsoftwaresystems公司的QNX。pSOSOS/9VRTXeCOS第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一常見嵌入式非實時操作系統(tǒng)Microsoft公司的windowsCE、EmbeddedwindowsxpPalm公司的PalmOSsymbian公司的EPOC一些嵌入式linux系統(tǒng)第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一介紹幾款典型的嵌入式操作系統(tǒng)uC/OSIIThreadXWindows系列的嵌入式操作系統(tǒng)VxWorks嵌入式Linux第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一1、uC/OSII免費的公開源碼實時操作系統(tǒng)內(nèi)核提供任務(wù)調(diào)度和管理、時鐘管理、任務(wù)間同步與通信、內(nèi)存管理和中斷服務(wù)等功能最多支持64個任務(wù)，分別對應(yīng)優(yōu)先級0～63，其中0為最高優(yōu)先級可剝奪實時多任務(wù)內(nèi)核調(diào)度工作的內(nèi)容分為兩部分：最高優(yōu)先級任務(wù)的尋找和任務(wù)切換第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一內(nèi)核是針對實時系統(tǒng)的要求來設(shè)計實現(xiàn)的，相對比較簡單，可以滿足較高的實時性要求

但是沒有網(wǎng)絡(luò)功能和文件系統(tǒng)，對于像媒體播放、需要網(wǎng)絡(luò)和圖形界面支持的應(yīng)用就比較差第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一2、ThreadX操作系統(tǒng)只需要很小的存儲器容量（最低5k）硬實時的處理能力有功能強大的專門的開發(fā)調(diào)試支持工具支持了市場上絕大部分的CPU同樣也是商業(yè)化的操作系統(tǒng)第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一更強的功能筆記本PC復雜的文檔編輯和讀寫桌面鍵盤輸入鍵盤和鼠標輸入法完整的.NETframework支持WindowsXP/XPE平板電腦復雜的文檔編輯和讀寫桌面鍵盤輸入支持數(shù)字墨水可以支持鍵盤，也可以把鍵盤拿走鍵盤、鼠標、數(shù)字墨水和語音輸入完整的.NETframework支持提供筆，數(shù)字墨水，手寫和語音識別APIWindowsCE小型個人產(chǎn)品單向網(wǎng)絡(luò)信息消費WindowsMobileSmartphone信息消費基本數(shù)據(jù)瀏覽把PDA融入電話可以與Exchange交互.NETCompactFrameworkASP.NET移動控件PocketPC信息消費瀏覽和輸入數(shù)據(jù)把電話融入PDA可以與Office,Exchange和SQLServer交互.NETCompactFrameworkASP.NET移動控件3、微軟的移動平臺

第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一WindowsEmbedded家族第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一WindowsCE主要用于PDA，smartphone等個人手持終端上支持多線程支持多種軟硬件最大的特點就是能提供與pc機類似的圖形界面和主要的應(yīng)用程序地道的商業(yè)操作系統(tǒng)第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一WindowsCE（2）主要模塊內(nèi)核模塊：支持進程和線程處理及內(nèi)存管理等基本服務(wù)內(nèi)核系統(tǒng)調(diào)用接口模塊：運行應(yīng)用程序訪問操作系統(tǒng)提供的服務(wù)文件系統(tǒng)模塊：支持dos，fat等格式的文件系統(tǒng)圖形窗口和事件子系統(tǒng)模塊：控制圖形顯示，并提供windowsGUI界面通信模塊：運行同其他設(shè)備進行信息交換第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一4、VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)VxWorks是風河（WindRiver）公司開發(fā)的一款商用硬實時操作系統(tǒng)支持主流的32位CPU，包括x86、68K、PowerPC、MIPS、ARM等基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，由400多個相對獨立的，短小精悍的目標模塊組成，可裁剪性和可配置性相當出色第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一VxWorks主要思想：

在嵌入式系統(tǒng)中最大限度地實現(xiàn)內(nèi)核的時間可預測性，根據(jù)用戶定義的任務(wù)優(yōu)先級對任務(wù)實現(xiàn)調(diào)度。給用戶最大的控制權(quán)第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一VxWorksVxworks的基本構(gòu)成模塊包括以下部分：高效實時微內(nèi)核wind：

Vxworks實時微內(nèi)核wind以靈活性和可配置性為設(shè)計目標，它主要包括基于優(yōu)先級的任務(wù)調(diào)度任務(wù)同步和通信中斷處理定時器內(nèi)存管理兼容POSIX實時系統(tǒng)標準第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一I/O處理系統(tǒng)：

Vxworks提供與ANSIC兼容的I/O處理系統(tǒng)，主要包括UNIX緩沖I/O處理系統(tǒng)，和面向?qū)崟r的異步I/O處理系統(tǒng)本機文件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)處理模塊：

Vxworks網(wǎng)絡(luò)處理模塊能與許多運行其他協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)進行通信，如TCP/IP、NFS、UDP、SNMP、FTP等第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一

虛擬內(nèi)存模塊VxVMI：

VxVMI主要用于對指定內(nèi)存區(qū)的保護，如內(nèi)存塊只讀等共享內(nèi)存模塊VxMP：

主要用于多處理器行運行任務(wù)之間的共享信號量、消息隊列、內(nèi)存塊管理板級支持包BSP：

提供各種硬件的初始化、中斷的建立、定時器、內(nèi)存映象第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一VxWorks的評價Vxworks是一款非常出色的嵌入式實時操作系統(tǒng)，但是它是不公開源碼的商業(yè)化操作系統(tǒng)，價格比較高為追求系統(tǒng)的實時性而設(shè)計的，并不是以通用OS為設(shè)計目標。去掉了一些OS模塊，因為這些模塊在某種程度上會影響系統(tǒng)的實時性（如在內(nèi)存管理中沒有采用頁面管理模式，采用的是平板式內(nèi)存）。第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)調(diào)度采用的是基于優(yōu)先級的搶占式任務(wù)調(diào)度模式，優(yōu)先級分256級(0-255)用戶可以動態(tài)的改變優(yōu)先級，但是這種做法不提倡用戶可以鎖定一個任務(wù)使它不被更高的任務(wù)或中斷搶占允許使用固定優(yōu)先級響應(yīng)時間來檢查任務(wù)調(diào)度的性能第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一資源共享和優(yōu)先級繼承機制采用最優(yōu)化的上下文切換和中斷返回機制.內(nèi)核從不禁止非屏蔽中斷NMI(non-maskableinterrupts)第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一VxWorks缺點缺少某些OS特性保證時限要求是設(shè)計者自己的任務(wù)(系統(tǒng)的靈活性帶來的弊端)不支持很多應(yīng)用和APIs(只支持部分POSIX標準的函數(shù)集)盡管采用了平板式內(nèi)存管理，但是由于內(nèi)存的動態(tài)分配，仍然存在內(nèi)存段，這樣仍然存在時間上的不可預測性第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一1）μClinuxμClinux是應(yīng)用于嵌入式設(shè)備的最著名、應(yīng)用最廣泛一個Linux發(fā)行版本，它也是一個開放源碼的項目，μClinux的源代碼和開發(fā)工具可以免費從

上下載得到。μClinux的含義：

Micro-Control-Linux：專門針對微控制器領(lǐng)域而設(shè)計的嵌入式Linux系統(tǒng)μClinux同標準Linux的最大區(qū)別就在于內(nèi)存管理1、標準Linux使用的虛擬存儲器技術(shù)2、μClinux針對NOMMU第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一μC/OS-IIμC/OS-II是一個可裁剪、源碼開放、結(jié)構(gòu)小巧、搶占式的實時多任務(wù)內(nèi)核，主要面向中小型嵌入式系統(tǒng)，具有執(zhí)行效率高、占用空間小、可移植性強、實時性能優(yōu)良和可擴展性強等特點。內(nèi)核在任何時候都是運行就緒狀態(tài)下最高優(yōu)先級的任務(wù)。μC/OS-II結(jié)構(gòu)小巧，最小內(nèi)核可編譯至2K，即使包含全部功能如信號量、消息郵箱、消息隊列及相關(guān)函數(shù)等，編譯后的內(nèi)核也僅有6～10KB。擴展性能良好，如果需要，可自行加入文件系統(tǒng)等。第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一PalmOSPalmOS是著名的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商3COM旗下PalmComputing掌上電腦公司的產(chǎn)品，在PDA市場上占有很大的市場份額。它具有開放的操作系統(tǒng)應(yīng)用程序接口（API），開發(fā)商可以根據(jù)需要自行開發(fā)所需要的應(yīng)用程序。PalmOS的優(yōu)勢在于可以讓用戶靈活方便地定制操作系統(tǒng)以適合自己的習慣，而且其市場運作經(jīng)驗豐富，資本雄厚。第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一OS-9，QNX，LynxOSMicroware的OS-9是為微處理器的關(guān)鍵實時任務(wù)而設(shè)計的操作系統(tǒng)，它提供了很好的安全性和可靠性，靈活性和可升級非常突出。QNX是加拿大QNX公司的產(chǎn)品，在X86體系上開發(fā)出來，是一個實時的、可擴充的操作系統(tǒng)，部分遵循PosIX相關(guān)標準。提供了一個很小的微內(nèi)核以及一些可選的配合進程，微內(nèi)核非常小巧運行極快?？墒褂脩魧⑾到y(tǒng)配置成微小的嵌入式系統(tǒng)或是包含幾百個處理器的超級虛擬機操作系統(tǒng)。QNX具有強大的圖形用戶界面功能，適合機頂盒、手持設(shè)備、GPS設(shè)備應(yīng)用。LynxOS是LynxRea