5课、嵌入式实时操作系统简介.ppt
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背景分析嵌入式操作系统概述-发展阶段(1/4)嵌入式操作系统概述-发展阶段(2/4)嵌入式操作系统概述-发展阶段(3/4)嵌入式操作系统概述-发展阶段(4/4)典型的嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统-VxWorks嵌入式实时操作系统-Integrity嵌入式实时操作系统-WindowsEmbedded开源的嵌入式实时操作系统-嵌入式Linux开源的嵌入式实时操作系统-C/OSII开源的嵌入式实时操作系统-ThreadX开源的嵌入式实时操作系统-T-Kernel手机嵌入式操作系统-IPhoneOS手机嵌入式操作系统-Windowsphone手机嵌入式操作系统-Android嵌入式实时操作系统-Symbian手机嵌入式操作系统-PalmOS新一代嵌入式操作系统简介-WebOS(1/2)新一代嵌入式操作系统简介-WebOS(2/2)I-CubeEyeOSDesktoptwoYouOSCraythur/G.ho.st国产WebOS嵌入式实时操作系统内核重要特性嵌入式实时操作系统内核实时性能指标嵌入式实时操作系统内核实时性能关键指标提高内核实时性的方法-任务调度算法提高内核实时性的方法-可抢占内核提高内核实时性的方法-内核关中断时间提高内核实时性的方法-系统运行状态不支持虚拟存储:如果采用虚存技术,一个实时任务执行的最坏情况是每次访存都需要调页,如此累计起来的该任务在最坏情况下的运行时间是不可预测的,因此实时性无法得到保证。许多嵌入式操作系统不直接支持虚拟存储管理技术。不支持动态内存分配:由于动态内存分配具有时间及分配结果的不确定性,因而在强实时型系统(OSEK)中采用静态内存分配方法,即在系统初始化时,为每个实时任务划分固定的内存区域,系统运行只使用内存,而不再分配内存和释放内存。资源有限等待:任务没能获得需要的资源会被阻塞。如果资源不是任务继续运行必备的,任务可选择有限等待该资源。提高内核实时性的方法——优先级逆转问题中断嵌套处理:确保高优先级的中断能及时处理。中断服务层次化:对中断的处理,不需要完全由中断服务程序(ISR)进行处理,采用ISR与任务相结合的方法处理,如eCos系统,分为两个层次进行:ISR、中断滞后服务程序DSR。ISR在响应中断时立即调用,DSR由ISR发出请求后调用。可裁剪性:用以满足不同复杂程度的应用需求。嵌入式环境资源配置及需求情况各异,一般只要求嵌入式操作系统的功能子集,因而需要裁剪掉部分功能,并保证功能的相对完整性。内核的可裁剪程度取决与模块之间的耦合程度。裁剪方法:模块级裁剪、函数级裁剪、代码级裁剪一个最小的多任务嵌入式软件包括:Bootloader具有任务管理及定时功能的基本内核一个初始化任务可配置性:可根据应用需求,配置系统任务数目、调度算法、任务堆栈等。裁剪目标:内核<30K,现有内核>100K模块级裁剪:通过条件编译,裁剪不需要的模块,内核约35K函数级裁剪:裁剪未被引用的函数代码级裁剪:修改代码,如合并功能相似函数优化算法实现方法降低模块耦合度,裁剪模块代码级裁剪:降低模块耦合度,裁剪模块可靠性对于实时系统比非实时应用系统更为重要。嵌入式实时操作系统内核提供诸多机制进行保障:异步信号、定时器、异常处理、用户扩展、内存保护等。典型内核可靠性增强技术:内存释放清理冗余内存分配内存冗余编码内存保护增强看门狗支持增强每一个嵌入式操作系统提供的应用编程接口(系统调用)的功能和种类都不相同,种类越多、功能越强越好。应用编程接口的标准化:POSIX(aPortableOperatingSystemInterfacebasedonUnix)实时系统标准,POSIX1003.1c、1003.1d汽车电子标准:OSEK航空电子标准:ARINC653(APEX接口)电气电子标准:IEC61508信息家电规范:T-KernelEAL/CC:CC安全评估是1999年起效的一项国际安全标准,共分为7级安全评估。VxWorks、Integrity均通过了EAL6+认证。DO-178B/ED-12B:美国航空无线电技术委员会(RTCA)提出,被美国联邦航空局/欧洲航空管理部门接受的机载软件适航认证。VxWorks、Integrity、μC/OSII均得到LevelA认证。OSEK/VDX:欧共体汽车产业联盟规定的汽车电子嵌入式系统标准。风河的MotoWorks、微软的WindowsAutomotive、NucleusOSEK、OSEKturbo均得到认证。嵌入式实时操作系统内核基本功能1970年,美国UIUC大学的C.Liu、Jane教授建立了RTSL(realtimesystemlab)实验室。1973年,C.Liu、Layland在ACM