CH07嵌入式操作系统.ppt

第七章 嵌入式操作系统 梁声灼 南昌大学计算机科学与技术系 EMAIL:jsjxlsz@163.com 电话目录 操作系统的基本概念 嵌入式操作系统的基本概念 嵌入式实时操作系统 常见的嵌入式操作系统 Bootloader U-Boot 第七章 嵌入式操作系统 操作系统的基本概念 操作系统的基本概念 操作系统是软硬件资源的控制中心，它以尽量合理有效的方法组织多个用户共享计算机的各种资源，其目的是提供一台功能强大的虚拟机，给用户一个方便、有效、安全的工作环境。 计算机有很多资源，它们分别用于数据的传输、处理或存储以及这些操作的控制。这些资源的管理工作就交给了操作系统。 操作系统的基本概念 操作系统的一般结构 驱动程序 内核 接口库 外围 操作系统的基本概念 大内核模式 操作系统的基本概念 微内核模式 操作系统的基本概念 微内核 Mach 首先使用微内核结构 通过划分系统程序和用户程序，把所有不必要的部件移出内核，形成一个小内核 微内核提供最少量的进程管理、存储管理，以及通信功能 操作系统的基本概念 微内核特点1 接口一致(Uniform interface)： 所有进程请求使用统一的接口，进程不需要区分内核模式和用户模式服务，由于这些服务全部通过消息传递提供。 操作系统的基本概念 微内核特点2 扩展性(Extensibility)： –由于新型硬件设备和新型软件技术不断发展，任何操作系统不可避免地需要修改，微内核结构允许加入新的服务，支持在同一功能区内提供多重服务。使用微内核结构，加入一个新特点仅仅需要修改或者加入被选择的服务，新的或者修改的服务影响限制在系统的一个子集，进一步地，修改不需要建立一个新的内核。 操作系统的基本概念 微内核特点3 移植性(Portability)： 在微内核结构中，所有与特定处理机的代码仅仅存在微内核中，因此，需要将这个系统移植到新的处理机需要作的变化可以尽可能地少。 操作系统的基本概念 微内核特点4 可靠性(Reliability)： 软件规模越大，确保可靠性越难。尽管模块化设计帮助我们增强了可靠性，但是微内核结构带来了更多的收益。一个小型微内核可以严格地进行测试，它使用少量的应用程序接口有助于内核模式之外的操作系统服务代码提高质量。系统只需要掌握一个有限数量的（API），程序员之间的相互交互也有限，因而对于系统其它组件的影响最小。 操作系统的基本概念 微内核特点5 分布系统支持(Distributed system support)： 微内核适合于由分布操作系统控制的集群系统。当一个消息从客户发到服务器进程，该消息必须包含请求服务的标识符。当一个分布系统（如集群系统）被配置为所有的进程和服务有唯一的标识符，那么似乎在内核模式下存在单一的系统映象，一个进程能够在不知道目标服务驻留在哪台机器情况下发送消息。 操作系统的基本概念 微内核特点6 面向对象操作系统(Object-oriented operating system)： 微内核结构非常适合面向对象操作系统的要求，一个面向对象的方法有助于一个微内核的设计和操作系统的模块化扩充。将微内核结构和面向对象操作系统原理结合起来的例子是组件的使用，组件是清楚定义了接口的对象，它们能够互连起来以预制建筑块的方式形成软件，使用组件之间的接口实现组件之间的全部相互作用。 操作系统的基本概念 操作系统组成模块 进程管理 主存管理 二级储存器管理 I/O系统管理 文件管理 保护系统 网络处理 命令解释器系统 操作系统的基本概念 操作系统服务1 程序执行：调入一个程序进内存并运行之的系统能力。一个程序的运行离不开操作系统的配合，其中包括指令和数据载入内存，I/O 设备和文件系统的初始化等等。 I/O操作：由于用户程序不能直接执行I/O操作，操作系统必须提供手段完成I/O操作。每种I/O 设备的管理和使用都有自己的特点。而操作系统接管了这些工作，从而使得用户在使用这些I/O 设备的过程中会感觉更方便。 操作系统的基本概念 操作系统服务2 文件系统操作：读、写、创建和删除文件的能力。文件访问不仅需要熟悉相关I/O 设备（磁盘驱动器等）的特点，而且还要熟悉相关的文件格式。另外，对于多用户操作系统或者网络操作系统，从计算机安全角度考虑，需要对文件的访问权限做出相应的规定和处理。这些都是操作系统所要完成的工作。 通信：运行的进程在同一计算机或由网络连接的不同系统中交换信息。通过共享存储器或消息传递实现。 操作系统的基本概念 操作系统服务3 出错检测：探测在CPU与内存硬件中，在I/O设备中，或在用户程序中的错误，确保正确运算。当系统运行时，会出现这样那样的问题。操作系统应当提供相应的机制来检测这些信息，并且能对某