嵌入式系统原理与开发课件.ppt

　　3) 多任务系统 　　对于较复杂的嵌入式系统而言，存在许多互不相关的过程需要计算机同时处理，在这种情况下就需要采用多任务(multitasking)系统。采用多任务结构设计软件有利于降低系统的复杂度，保证系统的实时性和可维护性。 　　多任务系统的软件由多个任务、多个中断服务程序以及嵌入式操作系统组成。任务是顺序执行的，并行性通过操作系统完成。操作系统主要负责任务切换、任务调度、任务间以及任务与中断服务程序之间的通信、同步、互斥、实时时钟管理、中断管理等。其流程图如图1-5所示。 　　多任务系统的特点包括如下内容： 　　(1) 每个任务都是一个无限循环的程序，等待特定的输入，从而执行相应的处理。 　　(2) 这种程序模型将系统分成相对简单、相互合作的模块。 　　(3) 不同的任务共享同一个CPU和其他硬件，嵌入式操作系统对这些共享资源进行管理。 　　(4) 多个顺序执行的任务在宏观上看是并行执行的，每个任务都运行在自己独立的CPU上。 　　在单处理器系统中，任务在宏观上看是并发的，但在微观上看实际是顺序执行的。在多处理器系统中，可以让任务同时在不同的处理器上执行，因此在微观上看任务也是并发的。多处理器系统可分为单指令多数据流(SIMD)系统和多指令多数据流(MIMD)系统。MIMD系统又可分为紧耦合(tightly-coupled)系统和松耦合(loosely-coupled)系统。 紧耦合系统是指多个处理器之间通过共享内存空间的方式交换信息，松耦合系统是指多个处理器之间通过通信线路进行连接和交换信息。 * 第1章 嵌入式系统概述 第1章 嵌入式系统概述 1.1 嵌入式系统的产生和发展 1.2 嵌入式系统的概念 1.3 嵌入式系统的应用领域 1.4 嵌入式系统的发展趋势 思考与练习题 1.1 嵌入式系统的产生和发展 　　嵌入式系统的全面发展是从20世纪90年代开始的，主要受到了分布式控制、数字化通信、信息家电、网络应用等强烈的应用需求所牵引。现在，人们可以随处发现嵌入式系统的应用，如手机、MP3播放器、数码相机、VCD、机顶盒、路由器、交换机等。嵌入式系统在软、硬件技术方面迅速发展，首先是面向不同应用领域、功能更加强大、集成度更高、种类繁多、价格低廉、低功耗的32位微处理器逐渐占领统治地位，DSP器件向高速、高精度、低功耗发展，而且可以和其他的嵌入式微处理器相集成； 　　其次，随着微处理器性能的提高，嵌入式软件的规模也成指数型增长，所体现出的嵌入式应用具备了更加复杂和高度智能的功能，软件在系统中体现出来的重要程度越来越大，嵌入式操作系统在嵌入式软件中的使用越来越多，所占的比例逐渐提高，同时，嵌入式操作系统的功能不断丰富，在内核基础上发展成为包括图形接口、文件、网络、嵌入式Java、嵌入式CORBA、分布式处理等完备功能的集合；最后，嵌入式开发工具更加丰富，已经覆盖了嵌入式系统开发过程的各个阶段，现在主要向着集成开发环境和友好人机界面等方向发展。 1.2 嵌入式系统的概念 1.2.1 嵌入式系统的定义 　　嵌入式计算系统，简称为嵌入式系统。那么究竟什么是嵌入式系统呢？ 　　在Wayne Wolf著的一本有关嵌入式系统设计的教科书《嵌入式计算系统设计原理》里这样定义：“不严格地说：它是任意包含一个可编程计算机的设备，但是这个设备不是作为通用计算机而设计的。因此，一台个人电脑并不能称之为嵌入式计算系统，尽管个人电脑经常被用于搭建嵌入式计算系统。” 　　IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义是：“Device used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants”。 　　微机学会的定义是：“嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统”，并分为系统级、板级、片级，系统级包括各类工控器、PC104模块等；板级包括各类带CPU的主板和OEM产品；片级包括各种以单片机、DSP、微处理器为核心的产品。 　　目前被大多数人接受的一般性定义是：“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。” 　由于嵌入式系统的概念从外延上很难统一，其应用形式多种多样，因此定义嵌入式系统非常困难。不过，通过对上述定义分析后不难发现，从嵌入式系统概念的内涵上讲，它的共性是一种软、硬件紧密结合的专用计算机系统。通常我们所说的嵌入式系统，硬件以嵌入式微处理器为核心，集成存储系统和各种专用输入/输出设备；软件包含系统启动程序、驱动程序、嵌入式操作系统、应用程序等，这些软件有机结合，构成系统特定的一体化软件。这种专用计算机系统必