嵌入式操作系统的种类与特点.pdfVIP

1.3.1 嵌入式操作系统的种类、特点与发展 1．嵌入式操作系统的种类 一般情况下，嵌入式操作系统可以分为两类： 非实时操作系统：面向消费电子产品等领域，这类产品包括个人数字助理（ PDA ）、移 动电话、机顶盒、电子书等。 实时操作系统 RTOS （Real-Time Embedded Operating System ）：面向控制、 通信等领域， 如windriver 公司的 vxworks 、 isi的psos、qnx 系统软件公司的 qnx等。 （1）非实时操作系统 早期的嵌入式系统中没有操作系统的概念， 程序员编写嵌入式程序通常直接面对裸机及 裸设备。 在这种情况下， 通常把嵌入式程序分成两部分， 即前台程序和后台程序。 前台程序 通过中断来处理事件， 其结构一般为无限循环； 后台程序则掌管整个嵌入式系统软、 硬件资 源的分配、 管理以及任务的调度， 是一个系统管理调度程序。 这就是通常所说的前后台系统。 一般情况下， 后台程序也叫任务级程序， 前台程序也叫事件处理级程序。 在程序运行时， 后 台程序检查每个任务是否具备运行条件， 通过一定的调度算法来完成相应的操作。 对于实时 性要求特别严格的操作通常由中断来完成， 仅在中断服务程序中标记事件的发生， 不再做任 何工作就退出中断， 经过后台程序的调度， 转由前台程序完成事件的处理， 这样就不会造成 在中断服务程序中处理费时的事件而影响后续和其它中断。 实际上， 前后台系统的实时性比预计的要差。 这是因为前后台系统认为所有的任务具有 相同的优先级别，即是平等的，而且任务的执行又是通过 FIFO 队列排队，因而对那些实时 性要求高的任务不可能立刻得到处理。 另外， 由于前台程序是一个无限循环的结构， 一旦在 这个循环体中正在处理的任务崩溃， 使得整个任务队列中的其它任务得不到机会被处理， 从 而造成整个系统的崩溃。由于这类系统结构简单，几乎不需要 RAM/ROM 的额外开销，因而 在简单的嵌入式应用被广泛使用。 （2 ）实时操作系统 所谓实时性， 就是在确定的时间范围内响应某个事件的特性。 而实时系统是指能在确定 的时间内执行其功能并对外部的异步事件做出响应的计算机系统。 其操作的正确性不仅依赖 于逻辑设计的正确程度， 而且与这些操作进行的时间有关。 “在确定的时间内” 是该定义的 核心。也就是说，实时系统是对响应时间有严格要求的。 实时系统对逻辑和时序的要求非常严格，如果逻辑和时序出现偏差将会引起严重后果。 实时系统有两种类型： 软实时系统和硬实时系统。 软实时系统仅要求事件响应是实时的， 并 不要求限定某一任务必须在多长时间内完成； 而在硬实时系统中， 不仅要求任务响应要实时， 而且要求在规定的时间内完成事件的处理。 通常， 大多数实时系统是两者的结合。 实时应用 软件的设计一般比非实时应用软件的设计困难。 实时系统的技术关键是如何保证系统的实时 性。实时操作系统可分为可抢占型和不可抢占型两类。 嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛， 尤其在功能复杂、 系统庞 大的应用中显得愈来愈重要。