最新嵌入式操作系统基础PPT课件.ppt

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1、嵌入式操作系统基础嵌入式操作系统基础学习目标学习目标了解嵌入式操作系统的发展了解嵌入式操作系统的发展掌握在嵌入式系统中使用操作系统的必要性掌握在嵌入式系统中使用操作系统的必要性熟悉选择嵌入式操作系统遵循的原则熟悉选择嵌入式操作系统遵循的原则了解常见嵌入式操作系统的特点了解常见嵌入式操作系统的特点 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.嵌入式操作系统发展嵌入式操作系统发展从支持从支持8位微处理器到位微处理器到1

2、6位、位、32位甚至位甚至64位微处理器；位微处理器；从支持单一品种的微处理器芯片到支持多品种微处从支持单一品种的微处理器芯片到支持多品种微处理器芯片；理器芯片；从只有内核到除了内核外还提供其他功能模块，如从只有内核到除了内核外还提供其他功能模块，如文件系统，文件系统，TCP/IP网络系统，窗口图形系统等。网络系统，窗口图形系统等。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.嵌入式操作系统技术现状嵌入式操作系统技术

3、现状适应不同的嵌入式硬件平台，具有可移植、可伸缩适应不同的嵌入式硬件平台，具有可移植、可伸缩能力。能力。采用的主要技术：采用的主要技术：p编程语言普遍采用高级语言实现，主要以编程语言普遍采用高级语言实现，主要以C语言语言为主。为主。p体系结构采用分层和模块化结构或微内核结构。体系结构采用分层和模块化结构或微内核结构。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.嵌入式操作系统技术现状嵌入式操作系统技术现状从分层和模块

4、化结构，将操作系统分为：从分层和模块化结构，将操作系统分为：硬件无关层硬件无关层硬件抽象层硬件抽象层硬件相关层硬件相关层p每层再划分功能模块每层再划分功能模块p移植工作集中在硬件相关层，与其余两层无关移植工作集中在硬件相关层，与其余两层无关p功能的伸缩集中在模块上，从而确保了系统具有功能的伸缩集中在模块上，从而确保了系统具有良好的可移植性和可伸缩性。良好的可移植性和可伸缩性。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Lt

5、d.嵌入式操作系统技术现状嵌入式操作系统技术现状功能复杂，具有可剪裁、可配置的能力功能复杂，具有可剪裁、可配置的能力 采用的主要技术：采用的主要技术：p可剪裁技术。操作系统以内核为中心，包括很多可剪裁技术。操作系统以内核为中心，包括很多独立的功能组件如文件、网络等。除内核外其他独立的功能组件如文件、网络等。除内核外其他组件的选择任意搭配，由应用决定。组件的选择任意搭配，由应用决定。p可配置技术。每个功能组件都可以根据应用的要可配置技术。每个功能组件都可以根据应用的要求进行配置，比如最大任务数、内存地址、堆栈求进行配置，比如最大任务数、内存地址、堆栈大小、系统任务的优先级、缓冲区大小及文件数大小

6、、系统任务的优先级、缓冲区大小及文件数等。等。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.嵌入式操作系统技术现状嵌入式操作系统技术现状良好的实时性。时间确定性是嵌入式实时操作系统良好的实时性。时间确定性是嵌入式实时操作系统必备的特点，特别对于强实时嵌入式系统而言尤为必备的特点，特别对于强实时嵌入式系统而言尤为重要。重要。采用的主要技术：采用的主要技术：p采用实时调度算法。主要采用静态优先级的可抢采用实时调度算法。主

7、要采用静态优先级的可抢占式调度、比率单调算法等。占式调度、比率单调算法等。p采用内存静态分配策略和零拷贝技术保证确定性。采用内存静态分配策略和零拷贝技术保证确定性。p内存管理不采用虚存管理机制内存管理不采用虚存管理机制p采用优先级继承和优先级天花板两种技术解决优采用优先级继承和优先级天花板两种技术解决优先级反转先级反转(倒置倒置)问题问题 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.嵌入式操作系统技术现状嵌入式操作

8、系统技术现状可靠性和高可用可靠性和高可用 采用的主要技术：采用的主要技术：p利用存储管理单元利用存储管理单元(MMU)、用户态和核心态机制，、用户态和核心态机制，实现操作系统与应用程序的隔离，以及应用程序实现操作系统与应用程序的隔离，以及应用程序和应用程序之间的隔离，以防止应用程序破坏操和应用程序之间的隔离，以防止应用程序破坏操作系统的代码、数据。作系统的代码、数据。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.嵌入

9、式操作系统的发展趋势嵌入式操作系统的发展趋势体系结构向微内核方向发展体系结构向微内核方向发展p可伸缩、可移植、可剪裁、可配置可伸缩、可移植、可剪裁、可配置行业的标准：多种操作系统平台，应用决定操作系行业的标准：多种操作系统平台，应用决定操作系统统结构紧凑、功能强大结构紧凑、功能强大高可用高可用(High Available)、高可靠、高可靠(High Reliable)、支持、支持多处理器和分布式计算多处理器和分布式计算可动态加载和升级软件可动态加载和升级软件与开发工具有机的结合起来与开发工具有机的结合起来Evaluation only.Created with Aspose.Slides f

10、or.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.使用嵌入式操作系统的必要性使用嵌入式操作系统的必要性嵌人式实时操作系统提高了系统的可靠性。嵌人式实时操作系统提高了系统的可靠性。p系统不崩溃，有自愈能力系统不崩溃，有自愈能力提高了开发效率，缩短了开发周期。提高了开发效率，缩短了开发周期。p任务分解为多个模块。每个模块的调试、修改几任务分解为多个模块。每个模块的调试、修改几乎不影响其他模块，支持多任务调试环境。乎不影响其他模块，支持多任务调试环境。嵌入式实时操作系统充分发挥了嵌入式实时操作系统充分发挥了32位

11、位CPU的多任务的多任务潜力。潜力。p32位位CPU是为运行多用户、多任务操作系统而设是为运行多用户、多任务操作系统而设计的，特别适于运行多任务实时系统。计的，特别适于运行多任务实时系统。32位位CPU采用利于提高系统可靠性和稳定性的设计，使其采用利于提高系统可靠性和稳定性的设计，使其更容易做到不崩溃。更容易做到不崩溃。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类从应用角度分：从应用

12、角度分：p通用型嵌入式操作系统通用型嵌入式操作系统LinuxVxWorksWindows CEp专用型嵌入式操作系统专用型嵌入式操作系统Smart PhonePocket PCSymbianEvaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.嵌入式系统的分类嵌入式系统的分类从实时性分从实时性分p非实时系统（面对消费类电子产品）非实时系统（面对消费类电子产品）微软面向手机应用的微软面向手机应用的Smart Phone操作系统

13、操作系统p实时操作系统（控制、通信领域）实时操作系统（控制、通信领域）WindRiver公司的公司的VxWorksQNX系统软件公司的系统软件公司的QNXEvaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.嵌入式操作系统选型原则嵌入式操作系统选型原则产品研发时间：嵌入式操作系统的选择与产品研发产品研发时间：嵌入式操作系统的选择与产品研发时间密切相关。时间密切相关。可移植性：进行嵌入式软件开发时，可移植性是要可移植性：进行嵌

14、入式软件开发时，可移植性是要重点考虑的问题之一。好的软件移植性好，可以在重点考虑的问题之一。好的软件移植性好，可以在不同平台、不同系统上运行，跟操作系统无关。不同平台、不同系统上运行，跟操作系统无关。系统定制能力：用户的需求是千差万别的，硬件平系统定制能力：用户的需求是千差万别的，硬件平台也都不一样，所以对系统的定制能力要求高。台也都不一样，所以对系统的定制能力要求高。成本成本 中文内核支持中文内核支持Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011

15、 Aspose Pty Ltd.C/OS-II简介简介美国嵌入式系统专家美国嵌入式系统专家Jean J.Labrosse用用C语言编写的语言编写的一个公开源代码、结构小巧、抢占式的多任务实时一个公开源代码、结构小巧、抢占式的多任务实时内核。内核。C/OS-II能管理能管理64个任务，并提供任务调度与管理、个任务，并提供任务调度与管理、内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服内存管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务等功能，具有执行效率高、占用空间小、实时性务等功能，具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点。能优良和可扩展性强等特点。可运行在航天器等对安全级别要求较高的

16、系统上。可运行在航天器等对安全级别要求较高的系统上。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Clinux一种优秀的嵌入式一种优秀的嵌入式Linux版本，全称为版本，全称为micro-control Linux。同标准的。同标准的Linux相比，相比，Clinux的内核非常小，的内核非常小，但是它仍然继承了但是它仍然继承了Linux操作系统的主要特性，包括操作系统的主要特性，包括良好的稳定性和移植性、强大的网络功

17、能、出色的良好的稳定性和移植性、强大的网络功能、出色的文件系统支持、标准丰富的文件系统支持、标准丰富的API，以及，以及TCP/IP网络协网络协议等。因为没有议等。因为没有MMU内存管理单元，所以其多任务内存管理单元，所以其多任务的实现需要一定技巧。的实现需要一定技巧。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.VxWorks美国美国WindRiver公司于公司于1983年设计开发的一种嵌入式年设计开发的一种嵌入式

18、实时操作系统，是实时操作系统，是Tornado嵌入式开发环境的关键组嵌入式开发环境的关键组成部分。具有良好的持续发展能力、高性能的内核成部分。具有良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中。在美国的高精尖技术及实时性要求极高的领域中。在美国的 F16、FA18 战斗机、战斗机、B-2 隐形轰炸机和爱国者导弹上隐

19、形轰炸机和爱国者导弹上,甚至连甚至连1997年年4月在火星表面登陆的火星探测器上也月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了使用到了VxWorks。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.WindowsCE微软公司嵌入式、移动计算平台的基础，是一个开放的、微软公司嵌入式、移动计算平台的基础，是一个开放的、可升级的可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作系

20、统，电子设备操作系统，Windows CE的图形用户界面相当出的图形用户界面相当出色。色。C代表袖珍代表袖珍(Compact)、消费、消费(Consumer)、通信能力、通信能力(Connectivit)和伴侣和伴侣(Companion)；E代表电子产品代表电子产品(Electronics)。Windows CE是所有源代码全部由微软自行是所有源代码全部由微软自行开发的嵌入式新型操作系统，具有模块化、结构化和基开发的嵌入式新型操作系统，具有模块化、结构化和基于于Win32应用程序接口和与处理器无关等特点。应用程序接口和与处理器无关等特点。Windows CE并非是专为单一装置设计的，所以微软为

21、旗并非是专为单一装置设计的，所以微软为旗下采用下采用Windows CE作业系统的产品大致分为三条产品线，作业系统的产品大致分为三条产品线，Pocket PC(掌上电脑掌上电脑)、Handheld PC(手持设备手持设备)及及Auto PC。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.SymbianOS由摩托罗拉、西门子、诺基亚等几家大型移动通讯由摩托罗拉、西门子、诺基亚等几家大型移动通讯设备制造商共同出资组建的一

22、个合资公司，专门研设备制造商共同出资组建的一个合资公司，专门研发手机操作系统。发手机操作系统。Symbian操作系统在智能移动终端上拥有强大的应用操作系统在智能移动终端上拥有强大的应用程序及通信处理能力，这都要归功于它有一个非常程序及通信处理能力，这都要归功于它有一个非常健全的核心：强大的对象导向系统、企业用标准通健全的核心：强大的对象导向系统、企业用标准通信传输协议，以及完美的信传输协议，以及完美的SUN Java语言支持。语言支持。Symbian操作系统提供了灵活的应用界面操作系统提供了灵活的应用界面(UI)框架，框架，小但使开发者得以快速掌握必要的技术，同时还使小但使开发者得以快速掌握必

23、要的技术，同时还使手机制造商能够推出不同界面的产品。手机制造商能够推出不同界面的产品。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Android指指“机器人机器人”，是，是Google开发的基于开发的基于Linux平台的开源手机操作平台的开源手机操作系统，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组系统，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软成，号称是首

24、个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。件。Android采用采用WebKit浏览器引擎，具备触摸屏、高级图形浏览器引擎，具备触摸屏、高级图形显示和上网功能，最震撼人心之处在于显示和上网功能，最震撼人心之处在于Android手机系统的开手机系统的开放性和服务免费。放性和服务免费。Android是一个对第三方软件完全开放的平台，开发者在为其是一个对第三方软件完全开放的平台，开发者在为其开发程序时拥有更大的自由度。与开发程序时拥有更大的自由度。与Windows Mobile、Symbian等厂商不同，等厂商不同，Android操作系统免费向开发人员提供，可节省操作系统免费向开发人员提供，可节省

25、近三成成本。近三成成本。Android应用开发是基于应用开发是基于java的，底层是的，底层是linux的。的。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.iPhoneOS苹果公司为苹果公司为iPhone开发的操作系统。主要是给开发的操作系统。主要是给iPhone和和iPod touch使用。就像其基于的使用。就像其基于的Mac OS X操作系统操作系统一样，也是以一样，也是以Darwin为基础的。为基础的。iPh

26、one OS的系统架构分为四个层次：核心操作系统的系统架构分为四个层次：核心操作系统层层(the Core OS layer)，核心服务层，核心服务层(the Core Services layer)，媒体层，媒体层(the Media layer)，可轻触层，可轻触层(the Cocoa Touch layer)。系统操作占用大概。系统操作占用大概512MB的存储空间。的存储空间。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.总结反思总结反思当今流行的嵌入式操作系统有哪些？当今流行的嵌入式操作系统有哪些？在嵌入式系统中为什么要用操作系统？在嵌入式系统中为什么要用操作系统？如何选择嵌入式操作系统？如何选择嵌入式操作系统？Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！28