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工控机嵌入式操作系统VxWorks概述

VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时

操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性

能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以

其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技

术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。在

美国的F-16、FA-18战斗机、B-2隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连19974月

在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。

 实时操作系统和分时操作系统的区别

 从操作系统能否满足实时性要求来区分，可把操作系统分成分时操作系统和实时操

作系统。分时操作系统按照相等的时间片调度进程轮流运行，分时操作系统由调度程

序自动计算进程的优先级，而不是由用户控制进程的优先级。这样的系统无法实时响

应外部异步事件。实时操作系统能够在限定的时间内执行完所规定的功能，并能在限

定的时间内对外部的异步事件作出响应。分时系统主要应用于科学计算和一般实时性

要求不高的场合。实时性系统主要应用于过程控制、数据采集、通信、多媒体信息处

理等对时间敏感的场合。

 VxWorks的特点：

 可靠性

 操作系统的用户希望在一个工作稳定，可以信赖的环境中工作，所以操作系统的可

靠性是用户首先要考虑的问题。而稳定、可靠一直是VxWorks的一个突出优点。自从

对我国的销售解禁以来，VxWorks以其良好的可靠性在我国赢得了越来越多的用户。

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 实时性

 实时性是指能够在限定时间内执行完规定的功能并对外部的异步事件作出响应的能

力。实时性的强弱是以完成规定功能和作出响应时间的长短来衡量的。VxWorks的实

时性做得非常好，其系统本身的开销很小，进程调度、进程间通信、中断处理等系统

公用程序精练而有效，它们造成的延迟很短。VxWorks提供的多任务机制中对任务的

控制采用了优先级抢占（PreemptivePriorityScheduling）和轮转调度（Round-Robin

Scheduling）机制，也充分保证了可靠的实时性，使同样的硬件配置能满足更强的实时

性要求，为应用的开发留下更大的余地。

 可裁减性用户在使用操作系统时，并不是操作系统中的每一个部件都要用到。例

如图形显示、文件系统以及一些设备驱动在某些嵌入系统中往往并不使用。VxWorks

由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成。VxWorks内核

最小为8kB，即便加上其它必要模块，所占用的空间也很小，且不失其实时、多任务

的系统特征。由于它的高度灵活性，用户可以很容易地对这一操作系统进行定制或作

适当开发，来满足自己的实际应用需要。对一个实时内核的要求

 一个实时操作系统内核需满足许多特定的实时环境所提出的基本要求，这些包括：

 多任务：由于真实世界的事件的异步性，能够运行许多并发进程或任务是很重要

的。多任务提供了一个较好的对真实世界的匹配，因为它允许对应于许多外部事件的

多线程执行。系统内核分配CPU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级，在分配CPU的时候要注意到这些

优先级。基于优先级的抢占调度，任务都被指定了优先级，在能够执行的任务（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，当一个

高优先级的任务变为可执行态，它会立即抢占当前正在运行的较低优先级的任务。

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