嵌入式實時作業系統研究與分析

才智咖 人氣:1.35W
嵌入式實時作業系統研究與分析

摘要:嵌入式實時作業系統(RTOS)是嵌入式系統的基礎執行平臺,是嵌入式系統穩定、可靠工作的基礎,其功能和效能的好壞將直接影響嵌入式系統的功能和效能。嵌入式時實作業系統目前應用的範圍越來越廣,逐漸成為今後作業系統開發和發展的主要方向。其應用領域大到工業控制,小到個人消費用品如數碼相機,手機,PDA等無處不在,通訊系統也大量的使用嵌入式實時作業系統作為作業系統平臺.
  關鍵詞:作業系統;嵌入式;實時
  
  一、嵌入式和實時系統介紹
  
  嵌入式系統在我們的生活中已經無處不在,如火星探測器,汽車上的電動裝置,可視電話,PDA,嵌入式網路交換系統等等。嵌入式系統在我們的生活中發揮著巨大的作用,嵌入式系統是為實現特定功能,並且軟硬體緊密結合在一起的計算機系統。
  實時嵌入式系統是嵌入式系統的一種,它能夠對外部事件給予及時響應。對外部事件的響應有三個步驟:對外部事件的識別,必要的處理,以及結果的輸出。實時系統又分為硬實時和軟實時兩種。在軟實時系統中,系統的宗旨是使各個任務執行得越快越好,對響應時間的介定有一定的靈活性;在硬實時系統中,各任務不僅要執行無誤而且要做到準時,一旦不能在確定的時間內完成,有可能導致災難性後果。實時作業系統(RTOS)以及時的方式進行任務排程、系統資源的管理以及為應用開發提供一個穩固的平臺。RTOS可以是一個小而簡單的系統,也可以是一個大而全的系統,具體要視實際應用而定.目前流行的許多RTOS都是使用者可裁剪定製的,如vxworks和pSOS等。
  
  二、嵌入式作業系統實時性的幾個重要效能指標
  
  成熟度一個作業系統從研發成功到能穩定、可靠執行的過程是需要較長時間的,只有經過廣泛使用才能逐步走向成熟,成熟度是綜合評價作業系統穩定性和可靠性的重要指標。
  穩定性穩定性是反映嵌入式實時作業系統在長時間執行過程中不會出現異常情況,保證應用系統能夠穩定、可靠地工作的指標。
  
  可靠性可靠性是反映嵌入式實時作業系統能夠保持正常執行而不受外界影響的能力,通常以系統連續並且可靠執行時間來度量。
  安全性安全性是反映嵌入式實時作業系統能夠抵禦外部攻擊和應用軟體自身缺陷的能力。
  開放性開放性是反映嵌入式實時作業系統符合國際和國家標準水平以及能否得到眾多第三方(主要包括:驅動程式、開發工具、其它功能軟體等)廣泛支援的基本條件。
  實時性實時性是反映嵌入式實時作業系統快速響應外部事件的能力。通常包括:系統呼叫時間、任務切換時間、中斷響應和延遲時間、訊號量混洗時間、資料包吞吐率等。
  
  三、嵌入式實時作業系統的體系結構
  
  作業系統發展至今,模組結構已經非常明確,即可分成處理器管理、儲存器器管理、裝置管理和檔案管理等模組,如表1所示。只有檔案系統是屬於建立在儲存器上的邏輯管理功能,因為可以說,現今的作業系統是一種直接的計算機硬體的邏輯對映,是硬體組合模型的軟體表達形式。
  作業系統最基本的結構是模組結構和層次結構。模組結構是最一般的結構化設計。單核心就是模組結構,但核心的概念是一種層次概念。層次結構是建立在系統功能模組分類的基礎之上,是一種模組集合作為“層”的結構。作業系統按模組間功能呼叫方式分單核心與微核兩類。另外還有兩種應用模型:虛擬機器與客戶機(服務器)模式,它們是建立在作業系統的系統應用擴充套件模型。
  
  四、如何提高嵌入式實時作業系統的可靠性