几种嵌入式实时操作系统的性能分析

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1、第二篇软件技术及其应用159几种嵌入式实时操作系统的性能分析邢荣欣叶卫东北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京,100083摘要随着嵌入式承统功能和结构的多样化和复杂化，传统的前后台控制程序已不能够很好的满足系统要求，需要引入嵌入式实时操作系统(ERTOS)对系统软硬件资源进行合理、高效的分配和管理。嵌入式实时操作系统是目前嵌入式系统设计中的一个热点问题。本文阐述了嵌入式实时操作系统的特点及其引入对嵌入式系统设计和系统性能的影响，并对几种典型的嵌入式实时操作系统进行了分析、片比。最后，给出了嵌入式实时操作系统选型应当注意的几个问题。关挂词嵌入式实时操作系统，Vx

2、Works,QNX,pC/OS一j/,WindowsCE，内核1引言随着后PC时代的到来，嵌人式系统的结构和功能越来越复杂。传统的前后台控制程序已经不能满足嵌人式系统的发展需要，嵌人式实时操作系统(ERTOS)就应运而生了.嵌人式实时操作系统是操作系统的一个重要分支，主要用于工业控制、航空航天、通信、核反应控制、机器人控制等实时性和可靠性要求高、工作环境特殊的领域。嵌入式实时操作系统与通用操作系统(GPOS)有所不同，前者追求的是最大限度的利用硬件资源，使系统的信息吞吐量达到最大;后者注重的是系统实时性和有效性，即系统能够在规定的时间内对外部事件做出响应，同时还要求系统

3、代码执行效率高、占用空间小。在嵌人式系统中引人实时操作系统，可将应用程序划分为多个相对独立的任务模块，从而大大简化系统的设计、调试和升级等。同时，采用嵌人式实时操作系统可以大大提高系统的稳定性和可靠性，更好保证系统的实时性;其弊端是会增加RAM/ROM存储空间的开销和CPU额外负荷，还可能出现由多任务引起的死锁、竞争和优先级翻转等间题。随着存储器和CPU的性能提高、价格降低和软件算法的改进，这些问题会得到逐步的解决。2典型嵌入式实时操作系统简介目前世界上有许多嵌人式操作系统开发商，约有200余种嵌人式实时操作系统供系统设计者选择。其中，最为典型的包括:VxWorks,Q

4、NX,PC/OS-I、WindowsCE等嵌人式操作系统。下面分别对这几种ERTOS的性能、特点进行介绍。2.1VxWorksVxWorks是Windriver公司推出的实时、多任务操作系统，是目前应用最广泛、市场占有率最高的商业化嵌入实时操作系统.最新版本为VxWorksAEI.1,能够支持PowerPC,68K,CPU32,SPARC,i960,x86,MIPS等多种CPU;同时，还支持RISC,DSP技术.VxWorks的主要特点是:具有良好的稳定性、实时性、可靠性和可裁剪性等.主要组成部分包括:操作系统内核、进程管理、存储管理、设备管理、文件系统管理、网络协议和

5、系统应用程序等.软硬件体系结构如图1所示。VxWorks的内核WIND包括多任务调度、任务间的同步和进程通信、中断处理、看门狗及内存管理等机制。该内核采用快速多任务切换、基于优先级的剥夺式和轮转式任务调度等机制，并支持中断操作，具有良好、事件和管道实现;网络间的实时性。通信方式有两种:CPU内部任务间的通信通过内存共享、消息队列、旗语在内存管理上采取虚拟内存管理机制，并支持内存共享。WIND可的通信通过Socket和远程程序调用实现。同时对256个优先级的任务进行调度。VxWorks系统具有良好的可剪裁性，可剪裁组件多达80多个。用户可根据自己的禽要，通过交叉开发环，系

6、统支持应用程序的动态链接和动态下载，开发时省去了每次调试境Tornado对系统功能进行配It。同时1602003年全国单片机及嵌入式系统学术年会论文集(上册){图形!!JAVA支持包!IPOSIX库1]文件系统}1联接!1VO管理}IL一」RlM#!网络协议1}’1操作系统内核图1VxWorks系统结构圈都将应用程序和操作系统内核进行链接和下载等操作，缩短了系统软件的编辑、调试周期。VxWorks具有较好的兼容性，能够在不同运行环境之间方便的移植代码效率高，占用的存储空间小同时，具有广泛的软件支待，全球约有600多家WindRi,er软件合作伙伴，内核具有1800多个应

7、用程序接口(APD，可与大多数工业标准兼容.VxWorks主要应用于卫星通信设备、航天飞行器、军事设备等对稳定性、可靠性要求极高的系统中。低端产品中目前很少采用，主要原因是价格昂贵，系统成本高2.2FtC/OS一IPC/OS一R由美国人JeanJ.Lahrosse先生编写的嵌人式实时操作系统，是一种源码公开、可ROM化的剥夺式实时多任务操作系统。绝大部分代码(约90)用C语言编写，并且代码附有详尽的说明，具有良好的编程风格，便于人们学习、掌握和使用。PC/0S-Q采用基于优先级的剥夺式内核，即系统总是响应就绪状态下优先级最高的任务，保证了