2022年实时操作系统与通用操作系统的一些比较.docx

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1、精品学习资源实时操作系统与通用操作系统地一些比较实时操作系统与通用操作系统地一些比较嵌入式实时系统中采纳地操作系统我们称为嵌入式实时操作系统, 它既是嵌入式操作系统 , 又是实时操作系统 . 作为一种嵌入式操作系统, 它具有嵌入式软件共有地可裁剪、低资源占用、低功耗等特点；而作为一种实时操作系统本文对实时操作系统特性地争论仅限于强实时操作系统 , 下面提到地实时操作系统也均指强实时操作系统）, 它与通用操作系统 .可猜测性是指在系统运行地任何时刻, 在任何情形下 , 实时操作系统地资源调配策略都能为争夺资源 包括 CPU、内存、网络带宽等地多个实时任务合理地安排资源, 使每个实时任务地实时性要

2、求都能得到满意. 与通用操作系统不同, 实时操作系统注意地不是系统地平均表现, 而是要求每个实时任务在最坏情形下都要满意其实时性要求, 也就是说, 实时操作系统注意地是个体表现, 更精确地讲是个体最坏情形表现. 举例来说 , 假照实时操作系统采纳标准地虚存技术, 就一个实时任务执行地最坏情形是每次访存都需要调页, 如此累计起来地该任务在最坏情形下地运行时间是不行猜测地, 因此该任务地实时性无法得到保证 . 从而可以看出在通用操作系统中广泛采纳地虚存技术在实时操作系统中不宜直接采欢迎下载精品学习资源用.由于实时操作系统与通用操作系统地基本设计原就差别很大, 因此在很多资源调度策略地挑选上以及操作

3、系统实现地方法上两者都具有较大地差异, 这些差异主要表达在以下几点：1 任务调度策略：通用操作系统中地任务调度策略一般采纳基于优先级地抢先式调度策略, 对于优先级相同地进程就采纳时间片轮转调度方式, 用户进程可以通过系统调用动态地调整自己地优先级, 操作系统也可依据情形调整某些进程地优先级.实时操作系统中地任务调度策略目前使用最广泛地主要可分为两种, 一种是静态表驱动方式 , 另一种是固定优先级抢先式调度方式.静态表驱动方式是指在系统运行前工程师依据各任务地实时要求用手工地方式或在辅助工具地帮忙下生成一张任务地运行时间表, 这张时间表与列车地运行时刻表类似, 指明白各任务地起始运行时间以及运行

4、长度, 运行时间表一旦生成就不再变化了, 在运行时调度器只需依据这张表在指定地时刻启动相应地任务即可. 静态表驱动方式地主要优点是：Ø ；运行时间表是在系统运行前生成地, 因此可以采纳较复杂地搜寻算法找到较优地调度方案；Ø ；运行时调度器开销较小；Ø ；系统具有特别好地可猜测性, 实时性验证也比较便利；这种方式主要缺点是不敏捷, 需求一旦发生变化 , 就要重新生成整个运行时间表.由于具有特别好地可猜测性, 这种方式主要用于航空航天、军事等对系统地实时性要求特别严格地领域 .固定优先级抢先式调度方式就与通用操作系统中采纳地基于优先级地调度方式基本类似, 但在固

5、定优先级抢先式调度方式中, 进程地优先级是固定不变地, 并且该优先级是在运行前通过某种优先级安排策略 内存治理：关于虚存治理机制我们在上面已经进行了一些争论. 为解决虚存给系统带来地不行预欢迎下载精品学习资源测性 , 实时操作系统一般采纳如下两种方式：Ø ；在原有虚存治理机制地基础上增加页面锁功能, 用户可将关键页面锁定在内存中 , 从而不会被 swap 程序将该页面交换出内存. 这种方式地优点是既得到了虚存治理机制为软件开发带来地好处, 又提高了系统地可猜测性. 缺点是由于TLB 等机制地设计也是依据注意平均表现地原就进行地, 因此系统地可猜测性并不能完全得到保证；Ø

6、 ；采纳静态内存划分地方式, 为每个实时任务划分固定地内存区域. 这种方式地优点是系统具有较好地可猜测性, 缺点是敏捷性不够好, 任务对储备器地需求一旦有变化就需要重新对内存进行划分, 此外虚存治理机制所带来地好处也丢失了.目前市场上地实时操作系统一般都采纳第一种治理方式. 3 中断处理：在通用操作系统中 , 大部格外部中断都是开启地, 中断处理一般由设备驱动程序来完成. 由于通用操作系统中地用户进程一般都没有实时性要求, 而中断处理程序直接跟硬件设备交互 , 可能有实时性要求 , 因此中断处理程序地优先级被设定为高于任何用户进程.但对于实时操作系统采纳上述地中断处理机制是不合适地. 第一,

7、外部中断是环境向实时操作系统进行地输入, 它地频度是与环境变化地速率相关地, 而与实时操作系统无关. 假如外部中断产生地频度不行猜测, 就一个实时任务在运行时被中断处理程序堵塞地时间开销也是不行猜测地 , 从而使任务地实时性得不到保证；假如外部中断产生地频度是可猜测地, 一旦某外部中断产生地频度超出其猜测值 共享资源地互斥拜访：通用操作系统一般采纳信号量机制来解决共享资源地互斥拜访问题.欢迎下载精品学习资源对于实时操作系统 , 假如任务调度采纳静态表驱动方式, 共享资源地互斥拜访问题在生成运行时间表时已经考虑到了, 在运行时无需再考虑. 假如任务调度采纳基于优先级地方式, 就传统地信号量机制在

8、系统运行时很简洁造成优先级倒置问题、优先级顶置协议 Priority Ceiling Protocol以及 Stack Resource Policy等机制 , 较好地解决了优先级倒置地问题.5 系统调用以及系统内部操作地时间开销：进程通过系统调用得到操作系统供应地服务, 操作系统通过内部操作 系统地可重入性：在通用操作系统中 , 核心态系统调用往往是不行重入地, 当一低优先级任务调用核心态系统调用时 , 在该时间段内到达地高优先级任务必需等到低优先级地系统调用完成才能获得CPU,这就降低了系统地可猜测性. 因此 , 实时操作系统中地核心态系统调用往往设计为可重 入地 .7 帮助工具：实时操作

9、系统额外供应了一些帮助工具, 照实时任务在最坏情形下地执行时间估算工具、系统地实时性验证工具等, 可帮忙工程师进行系统地实时性验证工作.此外 , 实时操作系统对系统硬件设计也提出了一些要求, 其中一些要求为：1DMADMA是一种数据交换协议, 主要作用是在无需CPU参加地情形下将数据在内存与其它外部设备间进行交换.DMA 最常用地一种实现方式被称为周期窃取Cycle Stealing方式 , 即第一通过总线仲裁协议与CPU竞争总线掌握权, 在获得掌握权后再依据用户预设地操作指令进行数据交换 . 由于这种周期窃取方式会给用户任务带来不行猜测地额外堵塞开销, 所以实时操作系统往往要求系统设计时不采

10、纳DMA或实行一些可猜测性更好地DMA实现方式 , 如Time-slice method等.2Cache欢迎下载精品学习资源Cache 地主要作用是采纳容量相对较小地快速储备部件来补偿高性能CPU与相对来说性能较低地储备器之间地性能差异在硬件设计中得到了极为广泛地应用, 由于它可以使系统地平均表现性能得到大幅提高., 因此但实时操作系统注意地不是平均表现性能实时性验证时必需考虑实时任务运行地最坏情形, 而是个体最坏情形表现, 因此在对系统进行, 即每次访存都没有命中行时间 , 所以在利用帮助工具估算实时任务在最坏情形下地执行时间时Cache 情形下地运, 应将系统中全部地Cache 功能临时关闭 , 在系统实际运行时再将Cache 功能激活 . 除此以外 , 另一种较极端地做法就是在硬件设计中完全不采纳Cache 技术 .欢迎下载