嵌入式操作系统入门(第6章)

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1、嵌入式操作系统入门嵌入式操作系统入门北方工业大学北方工业大学自动化系自动化系李宇成李宇成LYC@NCUT.EDU.CNLYC@NCUT.EDU.CN2011.122011.12基本内容基本内容1.操作系统2.进程与线程3.进程调度4.进程同步概念（临界资源、临界区、互斥、原子操作）5.生产者-消费者算法6.信号量及其算法7.读者-写者算法8.自旋锁算法9.自旋锁与信号量比较1、操作系统基本概述操作系统的作用：（1）操作系统是用户与计算机硬件系统之间的接口。操作系统为用户和程序员提供的服务：•负责程序的创建、启动、

2、执行和结束处理；访问I/O设备；控制文件存取；通信，差错检测；•接口类型：命令行界面----DOS、UNIX图形化界面----WINDOWS命令行+图形界面----LINUX•程序接口：即系统调用。例如，windows下的各种API函数；DOS下的行命令，例如：DIR，CD等；LINUX下的各种行命令，例如ls，cd等。计算机系统•应用软件与操作系统之间的关系游戏MIS。。。编译器命令解释器网络，数据库操作系统机器语言微程序物理设备（2）操作系统是计算机系统的资源管理者，它负责计算机系统的全部资源的分配、控制、

3、调度和回收。包括：–CPU管理；–存储器管理；–I/O设备管理；–文件管理。（3）操作系统隐蔽硬件特性，为用户提供了一台等价的扩充机器（虚拟机）LinuxLinux内核内核•内核，是一个操作系统的核心。它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。•Linux的所有的内核源程序可以在/usr/src/linux下找到。•全世界任何一个软件工程师都可以将自己认为优秀的代码加入到其中，由此引发的一个明显的好处就是Linux修补漏洞的快速以及对最新软件技术的利用。而Linux的内核

4、则是这些特点的最直接的代表。•通过通读源代码，我们就可以了解系统的工作原理，这在Windows下简直是天方夜谭。其次，我们可以针对自己的情况，量体裁衣，定制适合自己的系统，这样就需要重新编译内核。嵌入式操作系统嵌入式操作系统1)什么是嵌入式系统•在各种设备、装置或系统中，完成特定功能的软硬件系统；•通常工作在反应式或对处理时间有较严格要求环境中；•由于它们被嵌入在各种设备、装置或系统中，因此称为嵌入式系统；2)2)嵌入式操作系统嵌入式操作系统•在嵌入式系统中的OS，称为嵌入式操作系统。•嵌入式操作系统，是运行在嵌

5、入式智能芯片环境中，对整个智能芯片以及它所操作、控制的各种部件装置等等资源进行统一协调、调度、指挥和控制的系统软件。例如：Linux；WindowsCE；VxWorks（美风河公司）•其中Linux不区分普通或嵌入式，因为其可以裁减。3)3)典型嵌入式操作系统的特性典型嵌入式操作系统的特性•在性能和实时性方面有严格的限制；•设计中需要重点考虑功率、成本和可靠性；•占有资源少、易于连接；•系统功能可针对需求进行裁剪、调整和生成，以便满足最终产品的设计要求。4)4)设备驱动设备驱动•驱动是硬件设备与应用程序之间的一个

6、中间软件层。使应用程序能够无障碍的访问硬件；•是用户访问硬件的内部接口，隐蔽了设备内部的细节差别；•用户通过一组标准化的调用来完成相应的操作，这些系统调用映射到具体设备对硬件的特定操作上；•驱动程序是内核的一部分，可以使用中断、DMA等操作；•驱动程序在用户态和内核态之间传递数据。22、进程和线程的基本概念、进程和线程的基本概念•进程：是具有一定独立功能的程序在数据集合上的一次运行活动。进程是系统中独立存在的实体。进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位，它可以拥有自己独立的资源，比如文件和设备等。未经进程本身

7、允许，其他进程不能访问到这些资源。•线程：是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。•轻量级进程：Linux使用轻量级进程对多线程应用程序提供更好的支持•进程与线程的区别：进程之间资源（数据）不共享；一个进程内部可以拥有多个线程，同一个进程下的线程，共享资源；进程切换，需要保存数据，现场等，费时间。线程切换，数据共享，只需要较少的堆栈保护，省时。进程进程的三个基本状态的三个基本状态转换图转换图运行态/执行态（Running）：进程在处理机上运行；就绪态（Ready）：一

8、个进程获得了除处理机外的一切所需资源，一旦得到处理机即可运行，则称此进程处于就绪状态；阻塞态（Blocked）：（又称等待状态）：一个进程正在等待某一事件发生（如请求I／O）而暂时停止运行。运行态时间片已用完等待资源或某一事件发生进程调度就绪态阻塞态等待的事件已发生33、进程调度算法、进程调度算法几种常见的调度算法：1）先来先服务调度算法(First-Come-First