一个基于linux的嵌入式实时操作系统

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1、万方数据一个基于Linux的嵌入式实时操作系统刘云新张尧学清华大学计算机系(北京100084)E-mail：lyx@mn475．cs．tsinghua．edu．cn摘要在分析Linux和嵌入式实时操作系统的基础上，介绍了一个基于Linux的嵌入式实时探作系统：SOPCA。关■词操作系统Linux实时嵌入式SOPCA文章编号1002—8331一(2001)07-0064-4)3文献标识码A中圈分类号TP316．2AnEmbeddedReal-TimeOperatingSystemBasedonLinuxLiuYun菇血ZhangYaoxue(ComputerScienceDepart

2、ment，TsinghuaUniversity，Beijing100084)Abstract：OnthebasisofanalyzingLinuxandembeddedreal-timeoperatingsystems，allembeddedreal—timeoperatmgsystembasedOnLinuxcalledSOPCAisintroducedinthispaper．I,[．eywords：operatingsystem，Linux，real-time，embeddedSOPCA1引言经过几年的发展，Linux已经迅速成长为一个功能强大性能稳定的通用操作系统。它支持多用

3、户和多进程，支持TCP／IP等网络协议，具有图形用户界面和强大的开发工具，而且大部分Unix上的应用程序都已经移植到Linux之上。由于它的成熟和强健，Linux得到了日益广泛的应用。另一方面，随着硬件价格的不断降低，嵌人式实时应用对操作系统的功能也提出了越来越高的要求，如图形用户界面和网络功能等。一些嵌入式实时操作系统的提供商已经提供了这些功能，但这同时意味着非常高的价格。由于Linux代码公开，遵循GPL条款，相对于价格昂贵的专用实时操作系统(如pSOS、VxWork等)具有巨大的优势，因此越来越多的人开始考虑将L／nux应用到嵌入式实时环境之中。下面将分目Ⅱ对Linux和嵌人

4、式实时操作系统进行分析，然后介绍基于Linux的嵌人式实时操作系统SOPCA。2Linux与嵌入式实时操作系统2．1Linux的发展及其特点1991年底，LinuxTorvalds首次在Intemet上发布了基于Intel386平台的Linux源代码。之后，在众多Linux爱好者包括许多Unix专家的努力下，Linux逐渐成长为一个稳定可靠、功能完善的操作系统。一些软件公司，如RedHat、InfoMagic等也不失时机地推出了自己的以Linux为核心的操作系统版本。这大大推动了Linux的商品化。在一些大的计算机公司的支持下，Linux还被移植到Alpha、PowerPC和spa

5、rc等平台上。Linux的使用13益广泛，版本更新很快，目前的最新版本是2．2．30。Linux具有Unix的所有基本特征[L'I：Linttx完全支持POSIXl003．1标准，Unix上的应用程序可以很容易地移植到Linux上来；Linux支持多用户访问和多任务编程；Linux采用段页式存储管理机制；Linux支持动态链接，节省了内存空间并提高了效率；Linux支持EXT2、MSDOS等16种文件系统；Linux支持TCP／IP和PPP，用户可以通过局域阿或者使用Modem通过电话线连人Internet网中。除了上述基本特征外，Linux还具有其独有的特色。例如，它支持硬盘的动

6、态Cache。Linux能动态调整所用Cache的大小，以适应当前存储器的使用情况。当存储空问匮乏时，Cache将被减少，以增加空闲的存储空问t一旦存储空间不再紧张，Cache的大小又将增加。2．2实时操作系统和嵌入式操作系统的概念实时操作系统”埘是指一个能够在指定的时间范围内完成特定的功能或者对外部的异步事件作出响应的操作系统。实时操作系统上的进程执行结果不仅依赖于逻辑判断和逻辑计算的正确性，而且还依赖于执行过程中所花费的时同的长短。所以实时操作系统必须能够确保其进程对时间的要求，即要确保在要求的时间内完成指定的任务。实时的概念有“软实时”(s出real-time)和“硬实时”(

7、haI

8、dreal-time)两种。软实时是指统计意义上的实时，一般指整体吞吐量大或者整体响应时问快，但不能保证特定的任务在指定的时间内完成。硬实时则是指时间要求必须被严格保证的实时。这才是真正意义上的实时。Unix类操作系统(包括Linux)有很好的“平均”性能，具有一定的软实时性，但不是硬实时的操作系统。嵌入式操作系统l’％黾指应用于嵌人式环境(如智能化设备等)的操作系统。在嵌入式环境下，处理器一般没有多少可用的内存，更没有可用的外存，而操作系统就装在这有限的存储