第五章中间层34.ppt

* 任务调度方式 每个任务具有5种状态：休眠、就绪、运行、挂起、被中断。状态间转换见图。 系统采用固定优先级的抢占式调度方式。 系统最多支持64个任务，其中8个系统任务，其余为用户任务。各任务采用任务标识符表示优先级。 系统不支持时间片轮转调度和优先级继承、置顶。 * 时间性能 中断一旦被识别立即保护现场，执行中断服务子程序，结束后返回。 中断处理所用时间包括：中断延迟、中断响应、中断恢复。 * 空间性能 数据存储区的要求： 应用程序的RAM需求 内核数据区的RAM需求，小于4K 各任务栈需求的总和 最多中断嵌套的栈需求 程序存储区的要求 uc/OS-II对硬件要求很低，最小可减至2KB * （2）RTLinux 设计思想 绝大多数实时应用的任务是可分成实时和非实时两部分的。实时任务通常对操作系统支持的需求很弱，而需要较多操作系统支持的多为非实时任务。 构造一个简单的强实时内核，应用的实时部分作为实时进程直接运行在这个强实时核上，原来的Linux核心作为一个优先级最低的任务被实时内核调度，应用的非实时部分作为非实时进程运行于Linux核心上，获得Linux提供的所有服务。 * 主要特点 引进了一个小的实时核心，将Linux改造成完全抢占式调度。 保留了Linux的本质功能，可利用Linux及其工具的快速发展能力提供现代操作系统和环境的方便和强大功能。 实时任务不能调用系统功能，必须通过读写内存和实时FIFO的方式与Linux任务通信，而后由它们调用Linux功能。 实时任务可直接控制CPU，可拥有对Linux的控制权。 实时任务实际上是Linux的核心任务。 * 系统原理 RTLinux在Linux的基础上作如图改进，底层信息在送达Linux内核之前被实时核截获，优先供实时任务使用，因此Linux内核及其进程都只能在实时任务释放CPU硬件控制权的条件下启动。 * 实现机制 中断机制：中断控制硬件与Linux核之间增加了一个软件仿真层。依靠一个特定的寄存器决定中断是否对Linux开放，如果关闭Linux中断，则所有中断不会触发Linux的中断服务程序，直到中断开放。 实时任务：RTLinux采用模块加载技术，利用由核心控制的调度程序调度实时任务的加载、运行，作为Linux内核模块的实时任务执行在内核空间，可提高执行效率。 任务调度：按优先级的抢占式调度对实时任务进行调度，Linux任务可采用其它方式进行调度。 时钟机制：为避免实时任务调度中任务启动时间与预定时刻间的偏差（任务发生抖动），需要精确的时钟控制。RTLinux将定时器设计成终端计时中断方式，根据最近进程的需要不断调整定时器的定时间隔。可获得较高的时钟精度，降低中断服务处理的开销。 IPC（进程间通信）：RTLinux的信息交换采用FIFO方式，其FIFO是一个无结构的数据流。 * 5.1.3 操作系统裁剪 嵌入式操作系统的裁剪指嵌入式系统的开发者根据嵌入式环境的应用特性，改造和简化已有操作系统的功能、结构，使之满足新的嵌入式系统应用的需求。 重要环节： 定制操作系统； 裁剪配置内核； 编译安装内核； * 1.定制操作系统 选择合适的标准嵌入式操作系统产品的合适版本，考虑其基本体系结构、性能指标是否满足实际应用的要求。 常见的可选系统：Linux系列、uC/OS、VxWorks、WinCE、QNX等 关键的选择指标：系统规模、支持进程数量、进程间通信的数据吞吐量和速度、进程响应时间、代码改写和重新配置方便等。 * 2.裁剪配置内核 （1）原则 可裁剪性 小型化：程序规模须满足硬件要求； 适当功能：去除多余功能，只保留具体应用所须的功能； 完备性：剪裁过程中须注意系统各模块间的联系，避免由于某一部分的修改造成其它环节出现不安全的隐患； （2）对象 系统改造需要裁剪的功能对象包括： 启动程序：系统的复位向量，引导方式； 内核：进程、线程的调度、通信，中断管理与响应，存储管理； 可配置软件包：高级数学、图形等计算分析软件； 各种设备驱动程序：各硬件系统的驱动操作。 * （3）方法 对于操作系统首先考虑： 系统类型：整体式、层次式、微内核式； 源码开放程度； 实时性指标； 系统改造的大致步骤： 针对提供裁剪配置平台的操作系统，增添开发工具中的配置信息。 修改启动代码，包括启动、系统初始化，如是否需要引导、初始化哪些寄存器等。 重新配置内核，如中断控制器的结构、处理方式等须根据实际硬件平台进行修改。 由于内核修改的实际应用需求的差异，涉及应用程序的接口也需要改变，上层用户程序也须作相应修改。 * 3.编译安装内核 操作系统的修改、配置是在代码层上进行的，可以在任何环境下完成。改造完成后则需要编译连接生成特定处理器所要求的机器码文件，在利用一定方