1嵌入式系统导论.ppt

3 学什么？ 一、基本概念 性能 100% 0 时间 底限 硬实时 软实时 图1.6 两种实时系统特性对比 二．实时系统的重要特征 在实时系统中，系统的正确性不仅取决于系统计算结果的正确性，而且还取决于正确结果产生的时间（在分时系统中，只要满足前者即可），即时序。如果出现时序和逻辑的偏差将会引起严重的后果。 高速系统往往能完成实时运算，但高速系统不等于实时系统，实时系统强调的不仅仅是运算速度“快”，强调更多的是运算时序和逻辑的“准确”、“及时”。因此，为了满足运算的“准确”和“及时”，系统行为的可预测性和可确定性是实时系统的重要特征。 大多数实时系统是软硬两种实时系统的结合，它们的应用涵盖广泛的领域，而多数实时系统又是嵌入式的。这意味着计算机建在系统内部，用户看不到有个计算机在系统里面，例如：汽车中的安全气囊、防抱死系统（ABS）、卫星系统、喷气发动机控制、数字电视、数码相机等等。 三．嵌入式操作系统的定义 实时操作系统RTOS：泛指所有具有一定实时资源调度和通讯能力，能支持实时控制系统工作的操作系统。 嵌入式操作系统（Real-Time embedded Operating System，RTOS 或EOS）是指支持嵌入式系统工作的操作系统。 嵌入式实时操作系统：大多数嵌入式系统都是实时系统，而且多是硬实时多任务系统，这就要求相应的嵌入式操作系统也必须是实时操作系统。所以通常认为实时操作系统就是嵌入式操作系统，有时也统称为嵌入式实时操作系统。 组成：嵌入式操作系统是嵌入式系统极为重要的组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。 种类：目前，嵌入式操作系统的品种较多，据统计，仅用于信息电器的嵌入式操作系统就有40种左右，其中较为流行的主要有： Windows CE、Palm OS、Real-Time Linux、VxWorks、μC/OS-Ⅱ、pSOS、PowerTV以及Microware 公司的OS-9等。 比较：与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。 研究重点：实时操作系统作为操作系统的一个重要分支已成为研究的一个热点，主要探讨实时多任务调度算法和可调度性、死锁解除等问题。 嵌入式操作系统的结构与组成 图1.7 嵌入式操作系统结构与组成 内核的概念：内核是多任务系统中的核心部分 提供多任务，为多任务分配CPU时间 提供任务管理与调度、时间管理、任务间通信和同步、内存管理等重要服务，并作为系统调用提供给任务的使用者。 内核的基本任务是任务调度和任务间通信 实时内核主要有可剥夺型内核和不可剥夺型内核两种。内核允许将系统分成多个独立的任务，每个任务处理程序的一部分，从而简化系统的设计过程。 内核的功能和特点：一个好的实时内核需要具备以下功能和特点： 任务管理； 任务间可以进行同步和通信； 具有实时时钟服务功能； 具有中断管理服务功能； 操作系统的行为是可知的和可预测的。 操作系统行为的可知性和可预测性是实时操作系统的本质特征，系统的实时性强调的不是系统的运行速率的快和慢，而是强调能否在规定的时间内完成所需完成的任务，因此，只有每个行为执行的时间都能预测，才能使系统设计的实时性指标得到可靠的保证。 1.4.3 评价嵌入式操作系统的几个重要指标 系统响应时间（System Response Time）是系统发出处理要求到系统给出应答信号的时间。这是RTOS一个比较综合的性能指标。 任务切换时间（Context-Switching Time）指运行多任务时，系统发生任务切换、保存和恢复CPU寄存器内容的时间。任务切换所需要的时间取决于CPU有多少寄存器要出入栈。实时内核的性能不应该以每秒钟能做多少次任务切换来评价。 中断延迟（Interrupt latency）是从硬件中断发生到开始执行中断处理程序第一条指令所用的时间，也就是从中断发生到中断跳转指令执行完毕之间的这段时间。 中断响应时间 定义为从中断发生起到开始执行中断用户处理程序的第一条指令所用的时间，换句话说，中断响应是从中断发生到刚刚开始处理异步事件之间的这段时间，它包括开始处理这个中断前的全部开销。 调度抖动 是指一个周期性任务的周期间隔的变化。通常，实时应用以周期性任务的形式被调度，并且在硬件定时器产生一个中断唤醒调度器时开始执行。虽然定时器中断可能发生得跟时钟一样有规律，但是许多不确定因素会导致调度器的运行时间变得不确定，导致接下来的任务的开始时间就会相应地变化，这个影响就叫调度抖动。抖动跟具体的应用紧密相关。 调度器延迟 是指进行任务调度时，调度器所花费的时间。精简的