RTOS uCOS-II 原理及应用 第一章

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1、嵌入式操作系统教师：郭华电话：13954287475电邮:Stone_strong@163.com第一章操作系统基础一、操作系统概念、功能、服务和接口二、内核是由中断驱动的三、进程和线程四、进程管理五、存储管理六、I/O与设备管理七、文件管理八、宏内核和微内核九、操作系统分类十、操作系统的shell一、操作系统概念、功能、服务和接口1.1.1操作系统：计算机系统硬件的软件封装，使计算机成为功能强大的虚拟计算机，使应用程序可以使用软件的方式使用计算机的底层功能，提高程序的执行效率和增强计算机的安全性，负责对计算机的资源进行管理。1.1.2操作系统的功能（1）硬件的封装和功能的扩

2、充HAL、驱动程序和API（2）对计算机各种资源的管理和分配处理器的管理：中断管理和进程调度存储器的管理I/O设备的管理文件的管理网络和通信的管理提供用户接口1.1.3操作系统的服务和用户接口1、操作系统的基本服务创建程序执行程序数据输入输出文件管理通信服务错误的检测和处理资源分配资源使用情况的统计对系统资源的保护2、操作系统的用户接口用户程序API接口操作命令操作系统驱动程序HAL硬件抽象层计算机硬件二、内核是由中断驱动的中断是操作系统的生命之源采用中断方式提供系统服务，使内核和用户进程有效隔离，保护内核不受破坏，提高系统稳定性。采用中断方式实现进程的切换。1.2.1中断处

3、理过程：被中断的程序保护程序断点和状态字陷阱中断入口保护现场陷阱中断处理外部中断入口保护现场外部中断处理恢复现场中断返回被中断程序1.2.2中断的实现采用硬件定时器，产生中断三、进程和线程1.3.1进程的概念进程：可并发执行且具有独立功能的程序在一个数据集合上的运行过程，是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。动态性、并发性、异步性、独立性、结构性1.3.2进程的结构1、进程的实体：由代码、数据集合、进程控制块组成。2、进程的状态及其转换就绪态、运行态、阻塞态3、进程控制块是操作系统感知和控制一个进程的依据。4、进程的内存映像进程控制块、进程堆栈、进程数据块5、进程控制块链表

4、1.3.3线程在多线程操作系统中，进程是资源分配的基本单位，线程是系统调度的基本单位，进程是线程的组成部分，同一进程中的所有线程共享其所获得的资源。四、进程管理1.4.1进程调度可剥夺与不可剥夺调度器：调度部分和进程切换部分调度器的任务：调度部分任务：(1)当前进程的状态信息记录到其进程控制块中(2)确定获得处理器的就绪进程。切换部分任务：(1)回收处理器(2)分配处理器给有使用权的就绪进程。1、调度算法（1）时间片轮转（2）优先级调度法（3）多级反馈队列调度法2、进程切换实际上就是一次软中断处理过程1.4.2进程的同步与通信信号量、消息队列、邮箱、互斥锁等五、存储管理1.5

5、.1计算机的存储器层次寄存器、高速缓存(cache)、主存储器、flash、磁盘1.5.2段页式分区分页分段段页式1.5.3虚拟存储器六、I/O与设备管理1.6.1IO设备及其抽象IO设备多样性，抽象出一组函数，屏蔽设备的差异。1.6.2操作系统的设备无关性1、设备应是可寻址的2、使用逻辑设备名3、设备描述表1.6.3操作系统对设备的管理1、缓冲技术2、设备的调度3、设备的分配七、文件管理文件的概念存放在外部存储器中的一组相关信息的集合，它具有用以和其他同类资源进行区别的名称。文件的逻辑结构流式文件、记录文件文件的物理结构顺序文件、链接文件、索引文件文件系统的作用建立文件时为

6、文件分配存储空间删除文件时回收文件占用的空间为用户提供文件操作的接口文件和目录的管理保障安全八、宏内核与微内核内核：操作系统中对系统进程进行资源分配以及对进程进行管理和调度的不是进程的程序模块内核的基本功能：中断处理、进程调度管理、系统的基本操作宏内核：凡是为进程服务的模块都放在内核中缺点:(1)内核占用的存储空间大(2)维护困难(3)内核占用CPU过长，不适合高速微内核：把内核各个模块移植到内核外，仅在内核中保留一个接口。九、操作系统分类单用户操作系统批处理操作系统分时操作系统实时操作系统