ks实时内核分析.PDF

·66· 导 航 2009年 VxWorks实时内核分析 华 鹏 (中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 71o068) 摘 要：实时操作系统已经由以前的嵌入式系统的统一实体结构演变为最低层实时内核的层 次结构。多任务、抢 占调度、快速上下文切换、低 中断延时和快速灵活的通信机制是对现代实时 内核的标准要求。本文第一部分描述了实时内核需求，第二部分介绍了Vxw_0rks内核功能的细节， 第三部分分析 了VxW0lrks内核的优点，最后对 内核性能的时间特性进行了分析。 关键词：实时；内核；扩展；移植 中图分类号：TP316 文献标识码 ：A 于优先级的抢 占调度 ，任务都被指定了优先级，在 1实时操作系统的结构 能够执行的任务 (没有被挂起或正在等待资源)中， 优先级最高的任务被分配 CPU 资源 。换句话说， 在计算机的早期，开发的操作系统的最原始结 当一个高优先级的任务变为可执行态，它会立即抢 构形式是一个统一的实体。在这样的系统中，提供 占当前正在运行的较低优先级的任务。 的不同功能模块 ，如处理器管理、内存管理、输入 任务问的通讯与同步：在一个实时系统中，可 输出等，通常是独立的。然而他们在执行过程中并 能有许多任务作为一个应用的一部分执行。系统必 不考虑其他正在使用中的模块，各个模块都以相同 须提供这些任务问的快速且功能强大的通信机制。 的时间速度运行 。 内核也要提供为了有效地共享不可抢 占的资源或 由于现代实时环境需要许多不同的功能，以及 临界区所需的同步机制 。 在这样的环境中存在的并发活动所引起的异步性 任务与中断之间通信：尽管真实世界的事件通 和非确定性，操作系统变得更加复杂。所以早期操 常作为中断方式到来，但为提供有效的排队、优先 作系统的统一结构组织 已经被更加精确的内部结 化和减少中断延时，通常希望在任务级处理相应的 构所淘汰。 工作，所 以需要在任务级和 中断级之间存在通信。 内核提供 了在高层软件与下层硬件之间的抽 性能边界：一个实时内核必须提供最坏情况的 象层，构造操作系统其他部分所需的最小操作集， 性能优化 ，而非针对吞吐量的性能优化。我们更期 是操作系统的基础 。 望一个系统能够始终 以50us执行一个函数，而不 一 个实时操作系统 内核需满足许多特定的实 期望系统平均以 10 s执行该函数，但偶尔会以75 时环境所提出的基本要求，这些包括 ： us执行它。 多任务：由于真实世界事件的异步性，能够运 特殊考虑：由于对实时内核要求的增加，必须 行许多并发进程或任务是很重要的。多任务提供 了 考虑对 内核支持不断增加的复杂功能要求。这包括 一 个较好的对真实世界的匹配，因为它允许对应于 多进程处理，Ada和对更新的、功能更强的处理器 许多外部事件的多线程执行。系统 内核分配 CPU 结构如RISC的支持。 给这些任务来获得并发性。 抢 占调度：真实世界的事件具有继承的优先 2v