50—操作系统简介.ppt

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1、操作系统简介操作系统简介1发展：发展：计算机系统由硬件和软件组成，在发展计算机系统由硬件和软件组成，在发展初期没有操作系统这个概念，用户使用监控初期没有操作系统这个概念，用户使用监控程序来使用计算机。随着计算机技术的发展，程序来使用计算机。随着计算机技术的发展，计算机系统的硬件、软件资源也愈来愈丰富，计算机系统的硬件、软件资源也愈来愈丰富，监控程序已不能适应计算机应用的要求。于监控程序已不能适应计算机应用的要求。于是在六十年代中期监控程序又进一步发展形是在六十年代中期监控程序又进一步发展形成了操作系统成了操作系统 (Operating System(Operating System，OS)OS

2、)。操作系统简介2什么是操作系统：什么是操作系统：操作系统是计算机系统中的一个系统软操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程序模块的集合件，是一些程序模块的集合它们能以尽它们能以尽量量有效、合理有效、合理的方式组织和管理计算机的的方式组织和管理计算机的软软硬件资源硬件资源，合理的组织计算机的工作流程，合理的组织计算机的工作流程，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能，控制程序的执行并向用户提供各种服务功能，使得用户能够使得用户能够灵活、方便、有效灵活、方便、有效的使用计算的使用计算机，使整个计算机系统能高效、顺畅地运行。机，使整个计算机系统能高效、顺畅地运行。操作系统简介操作系统简介3操

3、作系统分类：操作系统分类：操作系统（操作系统（OSOS）发展到现在，目前广泛）发展到现在，目前广泛使用的有三种操作系统：使用的有三种操作系统：多道批处理操作系统多道批处理操作系统 分时操作系统分时操作系统 实时操作系统实时操作系统 操作系统简介操作系统简介4操作系统的目的：操作系统的目的：操作系统是随着计算机硬件技术、软件技操作系统是随着计算机硬件技术、软件技术的发展而发展的。其目标是：术的发展而发展的。其目标是：充分地利用资源充分地利用资源 更好的提供服务更好的提供服务操作系统简介操作系统简介5操作系统的作用：操作系统的作用：应用程序应用程序 -虚机器界面虚机器界面 操作系统操作系统 -物理

4、机器界面物理机器界面 硬件硬件 操作系统简介游戏游戏MIS编译器编译器命令解释器命令解释器网络网络,数据库数据库操作系统操作系统物理物理机器机器操作系统设计者操作系统设计者工具软件设计者工具软件设计者应用软件设计者应用软件设计者6操作系统提供一系列服务：操作系统提供一系列服务：作业管理：程序执行，多任务。作业管理：程序执行，多任务。内存管理：内存分配，内存保护。内存管理：内存分配，内存保护。文件服务：文件存取，文件维护，文件保护。文件服务：文件存取，文件维护，文件保护。设备管理：设备控制，设备管理：设备控制，I/OI/O操作。操作。友好的用户界面。友好的用户界面。通信服务，网络服务。通信服务，

5、网络服务。错误检测及恢复系统，安全。错误检测及恢复系统，安全。操作系统简介7什么是嵌入式系统：什么是嵌入式系统：在各种设备、装置或系统中在各种设备、装置或系统中,完成专用的特定功完成专用的特定功能的软硬件系统能的软硬件系统;它们是某大设备它们是某大设备,装置或系统中的装置或系统中的一部分一部分,这个设备装置或系统可以不是这个设备装置或系统可以不是“计算机计算机”。通常工作在应答式或对处理时间有较严格要求通常工作在应答式或对处理时间有较严格要求的环境中。的环境中。由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中,因因此称之为嵌入式系统。此称之为嵌入式系统。操作系统简介

6、8监控程序操作系统实时操作系统分时操作系统多道批处理操作系统 时 间 先 后 适用于多个用户共享系统资源适用于计算中心等较大的计算机系统适用于嵌入式设备和有实时性要求的系统中操作系统简介主要介绍：实时操作系统9实时操作系统的特点实时操作系统的特点:IEEE的实时的实时UNIX分委会认为实时操作系分委会认为实时操作系统应具备以下的几点统应具备以下的几点:异步的事件响应异步的事件响应切换时间和中断延迟时间确定切换时间和中断延迟时间确定优先级中断和调度优先级中断和调度抢占式调度抢占式调度内存锁定内存锁定连续文件连续文件同步同步操作系统简介10 总的来说实时操作系统是事件驱动的，总的来说实时操作系统是

7、事件驱动的，能对来自外界的作用和信号在限定的时间范能对来自外界的作用和信号在限定的时间范围内作出响应。它强调的是围内作出响应。它强调的是实时性实时性、可靠性可靠性和和灵活性灵活性,与实时应用软件相结合成为有机的与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用整体起着核心作用,由它来管理和协调各项工由它来管理和协调各项工作作,为应用软件提供良好的运行软件环境及开为应用软件提供良好的运行软件环境及开发环境。发环境。从实时系统的应用特点来看实时操作系从实时系统的应用特点来看实时操作系统可以分为两种：统可以分为两种：一般实时操作系统一般实时操作系统和和嵌入嵌入式实时操作系统式实时操作系统。操作系统简介1

8、1一般实时操作系统：一般实时操作系统：应用于实时处理系统的上位机和实时查询系应用于实时处理系统的上位机和实时查询系统等实时性较弱的实时系统，并且提供了开发、统等实时性较弱的实时系统，并且提供了开发、调试、运用一致的环境。调试、运用一致的环境。嵌入式实时操作系统：嵌入式实时操作系统：应用于实时性要求高的实时控制系统，而且应用于实时性要求高的实时控制系统，而且应用程序的开发过程是通过交叉开发来完成的，应用程序的开发过程是通过交叉开发来完成的，即开发环境与运行环境是不一致。嵌入式实时操即开发环境与运行环境是不一致。嵌入式实时操作系统具有规模小作系统具有规模小(一般在几一般在几K K几十几十K K 内

9、内)、可固、可固化使用实时性强化使用实时性强(在毫秒或微秒数量级上在毫秒或微秒数量级上)的特点的特点 。操作系统简介12使用实时操作系统的必要性：使用实时操作系统的必要性：嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的用得越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中显得愈来愈重要。在嵌入式应用中，只有应用中显得愈来愈重要。在嵌入式应用中，只有把把CPUCPU嵌入到系统中，同时又把操作系统嵌入进嵌入到系统中，同时又把操作系统嵌入进去，才是真正的计算机嵌入式应用。使用实时操去，才是真正的计算机嵌入式应用。使用实时操作系统主要有

10、以下几个因素：作系统主要有以下几个因素：嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。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。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3232位位CPUCPU的的多任务潜力。多任务潜力。操作系统简介13实时操作系统的优缺点实时操作系统的优缺点 优点优点：在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应：在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序使程序的设计和扩展变得容易，不需要大的用程序使程序的设计和扩展变得容易，不需要大的改动就可以增加新的功能。通过将应用程序分割成改动就可以增加新的功能。通过将应用程序

11、分割成若干独立的任务模块，使应用程序的设计过程大为若干独立的任务模块，使应用程序的设计过程大为简化；而且对实时性要求苛刻的事件都得到了快速、简化；而且对实时性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的处理。通过有效的系统服务，嵌入式实时操可靠的处理。通过有效的系统服务，嵌入式实时操作系统使得系统资源得到更好的利用。作系统使得系统资源得到更好的利用。缺点缺点：但是，使用嵌入式实时操作系统还需要额：但是，使用嵌入式实时操作系统还需要额外的外的ROM/RAMROM/RAM开销，开销，25%25%的的CPUCPU额外负荷，以额外负荷，以及内核的费用。及内核的费用。操作系统简介14常见的嵌入式操作系统常见的嵌入

12、式操作系统嵌入式嵌入式LinuxuClinux是一个完全符合是一个完全符合GNU/GPL公约的操作公约的操作系统，完全开放代码。系统，完全开放代码。uClinux从从Linux2.0/2.4内核内核派生而来，沿袭了主流派生而来，沿袭了主流Linux的绝大部分特性。它是的绝大部分特性。它是专门针对没有专门针对没有MMU的的CPU，并且为嵌入式系统做了并且为嵌入式系统做了许多小型化的工作。适用于没有虚拟内存或内存管许多小型化的工作。适用于没有虚拟内存或内存管理单元理单元(MMU)的处理器，例如的处理器，例如ARM7TDMI。它通常它通常用于具有很少内存或用于具有很少内存或Flash的嵌入式系统。它

13、保留了的嵌入式系统。它保留了Linux的大部分优点：的大部分优点：稳定、良好的移植性、优秀的稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持、以及标网络功能、完备的对各种文件系统的支持、以及标准丰富的准丰富的API等等。操作系统简介15常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统WinCEWindowsCE是微软开发的一个开放的、可升级是微软开发的一个开放的、可升级的的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作，它是精简的子设备操作，它是精简的Windows95。WindowsCE的图形用户界面相当出色。的图形用户界面相当出色。Wi

14、nCE具有模块化、具有模块化、结构化和基于结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关应用程序接口以及与处理器无关等特点。等特点。WinCE不仅继承了传统的不仅继承了传统的Windows图形界图形界面，并且在面，并且在WinCE平台上可以使用平台上可以使用Windows95/98上的编程工具（如上的编程工具（如VisualBasic、VisualC+等）、等）、使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可以在以在WindowsCE平台上继续使用平台上继续使用。操作系统简介16常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统VxWorksVxWorks操

15、作系统是美国操作系统是美国WINDRIVER公司于公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS)，是嵌入式开发环境的关键组成部分。以良好的持续发是嵌入式开发环境的关键组成部分。以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，使展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，使其在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其其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实时性被广泛地应用在通信、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、航天等高精尖技术及实时性要求极高的军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求

16、极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。在美国的航等。在美国的F-16、FA-18战斗机、战斗机、B-2隐形轰炸隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至连机和爱国者导弹上，甚至连1997年年4月在火星表面登月在火星表面登陆的火星探测器上也使用到了陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。操作系统简介17常见的嵌入式操作系统常见的嵌入式操作系统C/OS-IIC/OS-II是一个源码公开、可移植、可固是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源码是用其绝大部分源码是用ANSI-C写的，使其可以写的，使其可以方便的移植并支持大多数类型的处理器。方便的移植并支持大多数类型的处理器。C/OS-II通过了联邦航空局（通过了联邦航空局（FAA）商用航行商用航行器认证。自器认证。自1992年问世以来，年问世以来，C/OS-II已经被已经被应用到数以百计的产品中。应用到数以百计的产品中。C/OS-II占用很少占用很少的系统资源，并且在高校教学使用是不需要申的系统资源，并且在高校教学使用是不需要申请许可证。请许可证。操作系统简介18