7 VxWorks操作系统.ppt

第7章VxWorks操作系统 内 容 7.1 实时系统 7.2 多任务管理 7.3 信号量 7.4 任务间通信 7.5 内存管理 7.6 异常、中断、定时器 7.7 I/O系统 7.8 本地文件系统 7.9 网络通讯 7.10 网络程序设计 7.1 实时系统 实时系统是对外来事件在限定时间内能做出反应的系统。 评价实时系统的指标: 响应时间 Response Time 生存时间 Survival Time 吞吐量 Throughput 实时系统与普通系统 在实时计算中，系统的正确性不仅仅依赖于计算的逻辑结果而且依赖于结果产生的时间 对于实时系统来说最重要的要求就是实时操作系统必须有满足在一个事先定义好的时间限制中对外部或内部的事件进行响应和处理的能力 实时操作系统还需要有效的中断处理能力来处理异步事件和高效的I/O能力来处理有严格时间限制的数据收发应用 实时系统分类 根据不同的分类方法可以分为: 周期性的和非周期性的 硬实时和软实时 专用系统和开放系统 集中式系统和分布式系统 实时多任务操作系统与分时多任务操作系统  分时操作系统： 软件的执行在时间上的要求，并不严格，时间上的错误，一般不会造成灾难性的后果。 实时操作系统： 主要任务是对事件进行实时的处理，虽然事件可能在无法预知的时刻到达，但是软件上必须在事件发生时能够在严格的时限内作出响应（系统响应时间），即使是在尖峰负荷下，也应如此，系统时间响应的超时就意味着致命的失败。 实时操作系统的重要特点是具有系统的可确定性，即系统能对运行情况的最好和最坏等的情况能做出精确的估计。 实时操作系统中的重要概念 系统响应时间(System response time )： 系统发出处理要求到系统给出应答信号的时间。 任务换道时间(Context-switching time)： 是任务之间切换而使用的时间。 中断延迟(Interrupt latency )： 是计算机接收到中断信号到操作系统作出响应，并完成换道转入中断服务程序的时间。 实时操作系统应具有如下的功能 任务管理（多任务和基于优先级的任务调度） 任务间同步和通信（信号量和共享内存等） 存储器优化管理（含ROM的管理） 实时时钟服务 中断管理服务 硬实时、软实时(一) 硬实时： 要求在规定的时间内必须完成操作，这是在操作系统设计时保证的 对于硬实时系统完成timely response是必须的 软实时： 没有那么严，只要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可 对于软实时系统基于优先级调度的调度算法可以满足要求，提供高速的响应和大的系统吞吐率 这两类系统的区别在于调度算法。 硬实时、软实时(二) 软实时的RTOS一般应用在消费类电子产品,如手持电脑、个人数字助理(PDA)和机顶盒等消费电子类。WinCE。 硬实时的RTOS一般应用于通信、控制和航空航天等实时性强和可靠性高的领域。 通信行业使用PSOS、VxWorks、VRTX 航天、航空使用VRTX、VxWorks 工业PC?控制使用QNX 实时系统的体系结构设计 实时系统的体系结构必须满足 1.高运算速度 2.高速的中断处理 3.高的I/O吞吐率 4.合理的处理器和I/O设备的拓扑连接 5.高速可靠的和有时间约束的通信 6.体系结构支持的出错处理 7.体系结构支持的调度 8.体系结构支持的操作系统 9.体系结构支持的实时语言特性。 10.系统的稳定性和容错也非常重要 11.还要考虑到实时的分布式应用。 实时进程调度算法 静态的周期性调度 基本思想是将处理器的时间分为帧。 FIFO 也就是将系统中所有的任务组织成一个队列。先到先服务 优先级队列算法 这种算法从FIFO发展而来。给每个任务设定优先级，然后在FIFO中按照优先级排列。这种算法保证了高优先级的任务的完成，但是对于低优先级的任务很可能无法满足时间的正确性。而且对低优先级的任务来说等待的时间是无法预知的。 实时系统内存管理 预先分配内存 在系统构造或编译时为每个任务指定其使用的内存空间。这种方法对于硬实时系统来说是很合适的。而且嵌入式实时操作系统很多都是在ROM中运行，仅仅只有需要变化的数据才放在RAM中 虚拟内存 系统在管理虚拟内存时，不将“锁”住的内存块换出物理内存。 嵌入式系统和实时系统(1) 嵌入式系统经常被误解为就是实时性系统。其实，多数嵌入式系统并不关心实时性 Linux是嵌入式操作系统，但并非实时操作系统。 Vxwork、pSOS、Nucleus和Windows CE 是嵌入式实时操作系统 嵌入式系统和实时系统(2) 嵌入式系统的实时性是相对的概念。 实时系统要求使用嵌入式实时操作系统，但是使用嵌入式实时操作系统的系统并