从浅到深的介绍.doc

VxWorks 由浅入深介绍  关键词：实时操作系统 任务 消息 VxWorks Tornado 摘 要：本文档对实时操作系统作了简要介绍，并针对VxWorks系统的特点进行了具体的说明和分析，从VxWorks系统的任务管理、通信机制、系统配置、系统接口几个方面展开。 VxWorks操作系统概述 VxWorks 操作系统简介 基于微内核的,可裁减,可抢占(也可支持任务优先级反转),实时多任务操作系统. VxWorks系统最提供多处理器间和任务间高效的信号灯、消息队列、管道、网络透明的套接字。为了获得最快速可靠的中断响应，VxWorks系统的中断服务程序ISR有自己的上下文。 VxWorks实时操作系统由400多个相对独立的、短小精炼的目标模块组成，用户可根据需要选择适当模块来裁剪和配置系统，这有效地保证了系统的安全性和可靠性。系统的链接器可按应用的需要自动链接一些目标模块。这样，通过目标模块之间的按需组合，可得到许多满足功能需求的应用。 VxWorks操作系统的基本构成模块包括以下部分： ? 高效的实时内核Wind VxWOrks实时内核（Wind）主要包括基于优先级的任务调度、任务同步和通信、中断处理、定时器和内存管理。 ? 兼容实时系统标准POSIX VxWOrks提供接口来支持实时系统标准P.1003.1b. ? I/O系统 VxWOrks提供快速灵活的与ANSI-C相兼容的I/O系统，包括UNIX的缓冲I/O和实时系统标准POSIX的异步I/O。VxWOrks包括以下驱动： 网络 --- 网络设备（以太网、共享内存） 管道 --- 任务间通信 RAM --- 驻留内存文件 SCSI --- SCSI硬盘，磁碟，磁带 键盘 --- PC x86键盘（BSP仅支持x86） 显示器 --- PC x86显示器（BSP仅支持x86） 磁碟 --- IDE和软盘（BSP仅支持x86） 并口 --- PC格式的目标硬件 ? 本机文件系统 ? I/O系统 VxWorks的文件系统与MS-DOS、RT-11、RAM、SCSI等相兼容。 ? 网络特性 VxWorks网络能与许多运行其它协议的网络进行通信，如TCP/IP、4.3BSD、NFS、UDP、SNMP、FTP等。VxWorks可通过网络允许任务存取文件到其它系统中，并对任务进行远程调用。 ? 虚拟内存（可选单元VxVMI) VxVMI主要用于对指定内存区的保护，如内存块只读等，加强了系统的健壮性。 ? 共享内存（可选单元VxMP) VxMP主要用于多处理器上运行的任务之间的共享信号量、消息队列、内存块的管理。 ? 驻留目标工具 Tornado集成环境中，开发工具工作于主机侧。驻留目标外壳、模块加载和卸载、符号表都可进行配置。 ? Wind基类 VxWorks系统提供对C++的支持，并构造了系统基类函数。 ? 工具库 VxWorks系统向用户提供丰富的系统调用，包括中断处理、定时器、消息注册、内存分配、字符串转换、线性和环形缓冲区管理，以及标准ANSI-C程序库。 ? 性能优化 VxWorks系统通过运行定时器来记录任务对CPU的利用率，从而进行有效地调整，合理安排任务的运行，给定适宜的任务属性。 ? 目标代理 目标代理可使用户远程调试应用程序。 ? 板级支持包（BSP） 板级支持包提供硬件的初始化、中断建立、定时器、内存映象等。 ? VxWorks仿真器（VxSim) 可选产品VxWorks仿真器，能模拟VxWorks目标机的运行，用于应用系统的分析。 VxWorks操作系统内核 VxWorks内核（wind）的基本功能可以分为如下几大类： 任务管理； 事件和异步信号服务； 信号量服务； 消息队列服务； 内存管理； 中断服务程序； 时钟管理和定时器服务； 出错处理。 在以下各节中将对VxWorks内核的各类功能分别进行描述。 任务管理 任务是代码运行的一个映象，从系统的角度看，任务是竞争系统资源的最小运行单元。任务可以使用或等待CPU、I/O设备及内存空间等系统资源，并独立于其它任务，与它们一起并发运行（宏观上如此）。VxWorks内核使任务能快速共享系统的绝大部分资源，同时有独立的上下文来控制个别线程的执行。 任务结构 多任务设计能随时打断正在执行着的任务，对内部和外部发生的事件在确定的时间里作出响应。VxWorks实时内核Wind提供了基本的多任务环境。从表面上来看，多个任务正在同时执行，实际上，系统内核根据某一调度策略让它们交替运行。系统调度器使用任务控制块的数据结构（简记为TCB)来管理任务调度功能。任务控制块用来描述一个任务，每一任务都与一个TCB关联。TCB包括了任务的当前状态、优先级、要等待的事件或资源、任务程序码的起始地