嵌入式系统第六章嵌入式Linux操作系统.pptVIP

Linux的I/O控制方式常用的有三种：查询等待方式、中断方式和DMA(内存直接存取)方式。Linux的I/O控制（1）查询等待方式 查询等待方式又称轮询方式（pollingmode）。对于不支持中断方式的机器只能采用这种方式来控制I/O过程，所以Linux中也配备了查询等待方式。（2）中断方式 在硬件支持中断的情况下，驱动程序可以使用中断方式控制I/O过程。对I/O过程控制使用的中断是硬件中断，当某个设备需要服务时就向CPU发出一个中断脉冲信号，CPU接收到信号后根据中断请求号IRQ启动中断服务例程。（3）DMA方式 内存直接存取技术是指数据在内存与I/O设备间自己接进行成块传输。DMA有两个技术特征：首先是直接传送，其次是块传送。 所谓直接传送，即在内存与I/O设备间传送一个数据库的过程中，不需要CPU的任何中间干涉，只需要CPU在过程开始时向设备发出“传送块数据”的命令，然后通过中断来得知过程是否结束和下次操作是否就绪。 一个完整的DMA过程包括初始化、DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束5个阶段。（4）通道方式也是一种I/O控制方式，但是这种方式是利用一个独立于CPU以外的、专门管理I/O的处理机来控制输入和输出，它控制设备与内存直接进行数据交换，有着自己的通道指令，这些通道指令由CPU启动，并在结束时向CPU发出中断信号。如果当前进程的调度策略是时间片轮转，则它被放回到运行队列。如果任务可中断且从上次被调度后接收到了一个信号，则它的状态变为运行态。如果当前进程的状态是Running，则状态保持不变。那些既不处于Running状态又不是可中断的进程将会从运行队列中删除。这意味着调度管理器选择运行进程时不会将这些进程考虑在内。调度器在运行队列中选择一个最迫切需要运行的进程。如果运行队列中存在实时进程（那些具有实时调度策略的进程），则它们比普通进程更多的优先级权值。在存在多个相同优先级进程的平衡系统中，每个进程被依次执行，这就是RoundRobin策略。然而由于进程经常需要等待某些资源，所以它们的运行顺序也常发变化。如果系统选择其他进程运行，则必须被挂起当前进程且开始执行新进程。进程执行时将使用寄存器、物理内存以及CPU。每次调用子程序时，它将参数放在寄存器中并把返回地址放置在堆栈中，所以调度管理器总是运行在当前进程的上下文。进程的切换发生在调度管理器运行之后。以前进程保存的上下文与当前进程加载时的上下文相同，包括进程程序计数器和寄存器内容。如果以前或者当前进程使用了虚拟内存，则系统必须更新其页表入口，这与具体体系结构有关。如果处理器使用了转换旁视缓冲或者缓冲了页表入口(如AlphaAXP)，那么必须冲刷以前运行进程的页表入口。5.2.4存储管理在这里所说的存储管理一般指的是内存管理，在计算机业界，内存这个名词被广泛用来称呼RAM（随机存取内存），计算机使用随机存取内存来储存执行作业所须的暂时指令以及数据，以使计算机的CPU能够更快速读取储存在内存的指令及数据。下面介绍Linux存储器管理几个基本概念：存储管理的任务存储管理的任务 存储管理是Linux中负责管理内存的模块。存储管理的任务有以下几点：屏蔽各种硬件的内存结构，并向上层返回同意的访问界面。Linux支持各种各样的硬件体系结构。对每种硬件结构，其内存的组织形式各不相同。然而，对于用户的应用程序来说，总是希望提供一个同意的界面以供调用。这样，存储模块就自然要担负这个屏蔽和转化的任务。解决进程状态下内存不足的问题，按需调页。随着硬件的发展，内存的增大，软件业相应地向着大规模方向发展。在一个多进程系统中，所有进程所占用的内存总和往往会超过物理内存容量。这样就需要存储管理实现能够利用副存储器（比如硬盘）进行辅助存储的功能。存储管理机制甚至还能够处理单个进程所占用内存超过主存大小的情况。阻止进程肆意访问其他进程的地址空间和内核地址空间。由于并发执行的进程所在的地址空间都不能冲突，而进程太多，物理内存空间根本不够，故需要模拟出一个更大的虚拟逻辑空间提供给上层应用程序，并通过一个可靠的机制建立起逻辑空间到物理空间的映射关系。为进程中通信所需要的共享内存提供必要的基础。对于上层用户来讲，共享内存和普通内存是两种概念；然而对于存储管理系统来讲，这两者却都是内存中的一部分，所有内存空间的任一部分都可被划为共享内存使用。因此，实现共享内存的任务就需要由存储管理模块来实现虚拟内存虚拟内存是现代操作系统的重要特征。对于一个多进程的操作系统来说，每个进程都要占据自己唯一的内存地址空间。虚拟内存的基本原理是将内存中一部分近期不需要的内容移出到外存上，从而让出一块内存空间，以供其他需要的内存