第5章 嵌入式操作系统.pdf

嵌入式操作系统 嵌入式操作系统 实时性简介 实时性简介 • 对于什么是实时系统，POSIX 1003.b作了 • 对于什么是实时系统，POSIX 1003.b作了 这样的定义：指系统能够在限定的响应时 这样的定义：指系统能够在限定的响应时 间内提供所需水平的服务 间内提供所需水平的服务 • 实时系统根据其对于实时性要求的不同， • 实时系统根据其对于实时性要求的不同， 可以分为软实时和硬实时两种类型 可以分为软实时和硬实时两种类型 • 一个计算机系统为了提供对于实时性的支 • 一个计算机系统为了提供对于实时性的支 持，它的操作系统必须对于CPU和其他资源 持，它的操作系统必须对于CPU和其他资源 进行有效的调度和管理，即实时调度 进行有效的调度和管理，即实时调度 实时调度分类 实时调度分类 • 各种实时操作系统的实时调度算法从调度策略上 • 各种实时操作系统的实时调度算法从调度策略上 可以分为如下三种类别：基于优先级的调度算法 可以分为如下三种类别：基于优先级的调度算法 （Priority-driven scheduling-PD）、基于CPU使用 （Priority-driven scheduling-PD）、基于CPU使用 比例的共享式的调度算法（Share-driven 比例的共享式的调度算法（Share-driven scheduling-SD ）、以及基于时间的进程调度算法 scheduling-SD ）、以及基于时间的进程调度算法 （Time-driven scheduling-TD ） （Time-driven scheduling-TD ） • 从调度方式上来讲可以分为：可抢占、不可抢 • 从调度方式上来讲可以分为：可抢占、不可抢 占；从时间片来分：固定时间片、可变时间片 占；从时间片来分：固定时间片、可变时间片 实时性改造 实时性改造 • 对操作系统实时性的扩展可以从两方面进 • 对操作系统实时性的扩展可以从两方面进 行:向外扩展和向上扩展 行:向外扩展和向上扩展 • 向外扩展是从范围上扩展，让实时系统支 • 向外扩展是从范围上扩展，让实时系统支 持的范围更广，支持的设备更多 持的范围更广，支持的设备更多 • 向上扩展是扩充操作系统内核，从功能上 • 向上扩展是扩充操作系统内核，从功能上 扩充系统的实时处理 扩充系统的实时处理 Linux的实时性 Linux的实时性 • 一般的通用linux已经具备一定的实时性 • 一般的通用linux已经具备一定的实时性 • 但无法满足硬实时的要求 • 但无法满足硬实时的要求 – 运行于linux内核空间的进程（核心态）不能被 – 运行于linux内核空间的进程（核心态）不能被 抢先 抢先 – 在linux中，中断有时候会出于保护临界区操作 – 在linux中，中断有时候会出于保护临界区操作 的目的而被屏蔽 的目的而被屏蔽 – 通用linux的时间滴答长度为10ms （硬件时钟频 – 通用linux的时间滴答长度为10ms （硬件时钟频 率100HZ），但是这对于时间精度要求很高 率100HZ），但是这对于时间精度要求很高 （微秒级）的实时进程来说是不够的 （微秒级）的实时进程来说是不够的 嵌入式Linux的实时性改造 嵌入式Linux的实时性改造 • 可以引入一个双内核结构 • 可以引入一个双内核结构 • 对Linux内核代码作一些修改Linux本身的任务以 • 对Linux内核代码作一些修改Linux本身的任务以 及Linux内核本身作为一个优先级最低的任务，而 及Linux内核本身作为一个优先级最低的任务，而 实时任务作为优先级最高的任务以Linux的内核模 实时任务作为优先级最高的任务以Linux的内核模 块(Loadable Kernel Module，LKM)的形式存在的 块(Loadable Kernel Module，LKM)的形式存在的 • 资源核方法：这种方法是为解决传统实时操作系 • 资源核方法：这种方法是为解决传统实时操作系 统中固定优先级抢占式调