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什么是嵌入式系統(tǒng)

時(shí)間:2009-06-22 15:32:54來源:網(wǎng)絡(luò) 作者:admin 點(diǎn)擊:次
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嵌入式系統(tǒng)簡介
    "嵌入式系統(tǒng)"一般指非PC系統(tǒng)，有計(jì)算機(jī)功能但又不稱之為計(jì)算機(jī)的設(shè)備或器材。它是以應(yīng)用為中心，軟硬件可縮擴(kuò)的，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成。
     與通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)功耗低、可靠性高；功能強(qiáng)大、性能價(jià)格比高；實(shí)時(shí)性強(qiáng)，支持多任務(wù)；占用空間小，效率高；面向特定應(yīng)用，可根據(jù)需要靈活定制。
    嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用廣泛：　幾乎包括了生活中的所有電器設(shè)備，如掌上PDA、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、電視機(jī)頂盒、手機(jī)上網(wǎng)、數(shù)字電視、多媒體、汽車、微波爐、數(shù)字相機(jī)、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動(dòng)售貨機(jī)、蜂窩式電話、消費(fèi)電子設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化儀表與醫(yī)療儀器等 
 嵌入式系統(tǒng)中操作系統(tǒng)介紹
    嵌入式操作系統(tǒng)是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，它是嵌入式系統(tǒng)(包括硬、軟件系統(tǒng))極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等Browser。嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，如能夠有效管理越來越復(fù)雜的系統(tǒng)資源；能夠把硬件虛擬化，使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動(dòng)程序移植和維護(hù)中解脫出來；能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動(dòng)程序、工具集以及應(yīng)用程序 。與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。
     一般情況下，嵌入式操作系統(tǒng)可以分為兩類，一類是面向控制、通信等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系統(tǒng)軟件公司的QNX、ATI的Nucleus等；另一類是面向消費(fèi)電子產(chǎn)品的非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這類產(chǎn)品包括個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)電話、機(jī)頂盒、電子書、WebPhone等。目前RTLinux以免費(fèi)軟件的特點(diǎn)越來越被大家重視。
    就市場占有率總體說來，目前國內(nèi)以在嵌入式領(lǐng)域主要使用的操作系統(tǒng)有PSOS、VxWorks、LynxOS、WinCE、Linux、PalmOS。目前VxWorks、WinCE、PalmOS在嵌入式領(lǐng)域中市場占有率比較高。但是大多數(shù)人認(rèn)為未來的主流將是Linux，畢竟它式免費(fèi)的，這里有一份CCID的調(diào)查，在這份關(guān)于未來三年嵌入式領(lǐng)域首選操作系統(tǒng)的調(diào)查中，Linux以54.8%排在各操作系統(tǒng)的首位。 
嵌入式系統(tǒng)及操作系統(tǒng)重要概念  
上下文切換（Context Switching）
    多任務(wù)系統(tǒng)中，上下文切換是指CPU的控制權(quán)由運(yùn)行任務(wù)轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)就緒任務(wù)時(shí)所發(fā)生的事件，當(dāng)前運(yùn)行任務(wù)轉(zhuǎn)為就緒（或者掛起、刪除）狀態(tài)，另一個(gè)被選定的就緒任務(wù)成為當(dāng)前任務(wù)。上下文切換包括保存當(dāng)前任務(wù)的運(yùn)行環(huán)境，恢復(fù)將要運(yùn)行任務(wù)的運(yùn)行環(huán)境。上下文的內(nèi)容依賴于具體的CPU。 
確定性（Deterministic）
    實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，在一定的條件下，系統(tǒng)調(diào)用的運(yùn)行時(shí)間可以預(yù)測。這并不是指所有系統(tǒng)調(diào)用都總是執(zhí)行一個(gè)固定長度的時(shí)間，而是指不論系統(tǒng)負(fù)載如何，系統(tǒng)調(diào)用的最大執(zhí)行時(shí)間可以確定。 
硬實(shí)時(shí)(Hard Real-Time)系統(tǒng) 
    硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)對系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格要求，一旦系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間不能滿足，就會引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯(cuò)誤。 
中斷延遲(Interrupt Latency) 
    中斷延遲是指從硬件中斷發(fā)生到開始執(zhí)行中斷處理程序第一條指令之間的這段時(shí)間。 
互斥(Mutual Exclusion) 
    互斥是用來控制多任務(wù)對共享數(shù)據(jù)進(jìn)行串行訪問的同步機(jī)制。在多任務(wù)應(yīng)用中，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)任務(wù)同時(shí)訪問共享數(shù)據(jù)時(shí)，可能會造成數(shù)據(jù)破壞。互斥使它們串行地訪問數(shù)據(jù)，從而達(dá)到保護(hù)數(shù)據(jù)的目的。
搶占(Preemptive)
    搶占是指當(dāng)系統(tǒng)處于核心態(tài)運(yùn)行時(shí), 允許任務(wù)的重新調(diào)度。換句話說就是指正在執(zhí)行的任務(wù)可以被打斷，讓另一個(gè)任務(wù)運(yùn)行。搶占提高了應(yīng)用對異步事件的響應(yīng)性能力。操作系統(tǒng)內(nèi)核可搶占，并不是說任務(wù)調(diào)度在任何時(shí)候都可以發(fā)生。例如當(dāng)一個(gè)任務(wù)正在通過一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用訪問共享數(shù)據(jù)時(shí)，重新調(diào)度和中斷都被禁止。
優(yōu)先級驅(qū)動(dòng)(Priority-Driven) 
    優(yōu)先級驅(qū)動(dòng)是指多任務(wù)系統(tǒng)中，當(dāng)前運(yùn)行任務(wù)總是具有最高優(yōu)先級的就緒任務(wù)。 
優(yōu)先級反轉(zhuǎn)(Priority Inversion) 
    優(yōu)先級反轉(zhuǎn)是指一個(gè)任務(wù)等待比它優(yōu)先級低的任務(wù)釋放資源而被阻塞，如果這時(shí)有中等優(yōu)先級的就緒任務(wù)，阻塞會進(jìn)一步惡化。優(yōu)先級繼承技術(shù)可用來解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。 
優(yōu)先級繼承(Priority Inheritance) 
    優(yōu)先級繼承可用來解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。當(dāng)優(yōu)先級反轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí)，優(yōu)先級較低的任務(wù)被暫時(shí)地提高它的優(yōu)先級，使得該任務(wù)能盡快執(zhí)行，釋放出優(yōu)先級較高的任務(wù)所需要的資源。 如果對本文介紹有疑問，請?jiān)谖恼孪路皆u論區(qū)留言。

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