VxWorks作系统简介.ppt

VxWorks系统简介 郭思 SX1401188 VxWorks系统简介 VxWorks应用背景 VxWorks系统体系结构 任务管理 通信机制 内存管理  VxWorks应用背景 VxWorks是美国Wind River System公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS）。 特点： 具有一个高性能的操作系统内核Wind（实时性好、可裁减） 友好的开发调试环境（Tornado是主机的集成开发环境） 较好的兼容性 支持多种开发和运行环境 VxWorks系统应用举例 航空航天、电信网络、工业控制、仪表仪器 VxWorks系统体系结构 板级支持包BSP(Board Support Package) 微内核wind I/O系统 文件系统 网络系统 高性能的实时操作系统核心 wind 最简内核 任务的管理与调度 8k 内核不处理外设 对外设不做假设 操作系统不假设板上是否有总线以及什么总线 不假设内存的大小及内存如何定位 不假设I/O及有多少I/O 板级支持包BSP管理外设 VxWorks：标准的单CPU版本 VxFusion：标准的多CPU版本 BSP（Board Support Package） BSP通常是指针对具体的硬件平台，用户所编的启动代码和部分设备驱动程序的集合。 板级支持包对各种板子的硬件功能操作提供了统一的软件接口，是保证VxWorks操作系统可移植性的关键。它包括硬件初始化、中断的产生和处理、硬件时钟和计时器管理、局域和总线内存地址映射、内存分配等等。 I/O与文件系统 VxWorks 中，I/O系统分为字符I/O和块I/O，文件系统是一种块I/O。I/O系统实现可分为几个层次： 底层的设备驱动、I/O系统、其他系统模块（包括文件系统）、应用程序。 　I/O系统使用标准的接口调用设备驱动程序相应的函数。 文件系统是在I/O基础上实现的一个系统组件，针对的是块I/O操作。 网络系统 VxWorks的网络系统提供了对其它网络和 TCP/IP 网络系统的透明访问，包括与BSD套接字兼容的编程接口，远程过程调用（RPC），远程文件访问以及BOOTP 和 ARP 代理。 无论是松耦合的串行线路、标准的以太网连接还是紧耦合的利用共享内存的背板总线，所有的 VxWorks 网络机制都遵循标准的 Internet 协议 VxWorks任务管理 从系统的角度看，任务是竞争系统资源的最小运行单元。VxWorks任务管理主要包括： 任务状态及其跃迁 任务调度 任务结构 VxWorks实时内核Wind提供了基本的多任务环境，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。 任务状态及其跃迁 四种基本任务状态及状态迁徙 任务调度——优先级抢占式调度 任务调度策略： Wind内核采用基于优先级的抢占式调度法作为它的缺省策略。 VxWorks共有从0到255共256个优先级。当任务被创建时，系统根据给定值分配优先级。用户也可通过调用taskPrioritySet()来改变优先级。 任务调度——时间片轮转调度 基于优先级抢占调度可以扩充时间片轮转调度 轮转调度法分配给处于就绪态的每个同优先级的任务一个相同的执行时间片。一个任务用完时间片之后，就进行任务切换，停止执行当前运行的任务，将它放入队列尾部，并开始执行就绪队列中得下一个任务。时间片的长度可以调用KernelTimeSlice（）来指定。 任务调度——禁止抢占 Wind内核可通过调用taskLock()和taskUnlock（）来使调度器起作用和失效。当一个任务调用taskLock()使调度器失效，任务运行时没有基于优先级的抢占发生。然而，如果任务被阻塞或是悬置时，调度器从就绪队列中取出最高优先级的任务运行。当设置抢占禁止的任务解除阻塞，再次开始运行时，抢占又被禁止。 这种抢占禁止防止任务的切换，但对中断处理不起作用。 任务结构——任务控制块（TCB） 任务控制块用来描述一个任务，每一任务都与一个TCB关联。 任务控制块里面包含了：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址、初始堆栈指针 任务的“上下文”（context)。任务的上下文就是当一个执行中的任务被停止时，所要保存的所有信息。通常，上下文就是计算机当前的状态，也即各个寄存器的内容。 任务结构——任务控制块（TCB） 任务上下文切换 当前运行的任务的上下文被存入TCB 将要被执行的任务的上下文从它的TCB中取出，放入各个寄存器中。 Kernel TCB TCB TCB TCB TCB TCB Suspended Pended TCB Dela