基于Linux的嵌入式系统的性能和设计.doc

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1、基于Linux的嵌入式系统概述摘要：在嵌入式应用领域里，从因特网设备到专用控制系统，Linux操作系统前景都很光明，在后pc时代，对嵌入式系统的研究与开发也成为当前的一个热点。标准Linux是典型的分时系统，具有较差的实时性。随着Linux操作系统在实时应用领域的不断扩展，增强Linux系统的实时性变得尤为必要。本文对Linux内核体系结构进行了较详细的描述，给出了Linux内核整体结构的优势，并提出了基于Linux内核的设备驱动程序开发的主要思想。关键词：嵌入式系统；嵌入式Linux系统，实时操作系统，操作系统前言和

2、背景介绍：随着多媒体技术、通讯技术相结合的信息时代的快速发展和互联网的广泛应用。在当前的数字信息技术和网络技术高速发展的后PC时代，嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合。嵌入式系统可存在于生活的各方面，从家里的电视机、洗衣机等工具，到办公室里的远程会议系统等，都属于可以使用嵌入式技术开发和改造的产品。Linux作为嵌入式操作系统的主要优势是：可应用于多种硬件平台。Linux已经被移植到多种硬件平台，这对受开销、时间限制的研究与开发项目是很有吸引力的。原型可以在标准平台开发后,移植到具体的硬件上，加快了软件与硬件的开发过

3、程。因此，嵌入式操作系统有着相当重要的实际意义。一．嵌入式的Linux系统内核的体系结构1．1Linux内核的体系结构(1)进程调度(ProcessScheduler)：负责控制进程对CPU的使用。CPU是计算机系统中最核心的资源，调度程序负责在可运行进程中公平地选择，使其中之一成为运行进程，从而充分利用CPU的资源。同时，它也负责保证内核及时对硬件进行操作。(2)内存管理(MemoryManager)：标准Linux的内存管理支持虚拟内存，进程的代码、数据和堆栈的总量可以超过实际内存的大小。(3)虚拟文件系统(Vir

4、tualFileSystem)：隐藏了不同硬件的具体细节，为所有设备提供统一的接口。虚拟文件系统可再分为逻辑文件系统和设备驱动程序两部分。(4)网络接口(NetworkInterface)：负责支持标准的网络通信协议和各种网络硬件设备。其中网络通信协议部分负责实现各种标准的链路层、网络层和传输层协议；而设备驱动程序负责对网络硬件进行具体操作。(5)进程间通信(InterProcessCommuniea—tion)：支持进程间各种通信机制。其通信手段主要有：信号、文件锁、管道、等待队列、信号量、消息队列、共享内存、套接字

5、。1.2基于Linux内核的驱动程序的开发I/O系统是操作系统不可或缺的重要组成部分。一般的，操作系统的I/O子系统要控制内存与外围设备（如磁盘、打印机，中断）之间的数据流动，操作系统通过设备驱动程序来完成对设备进行的交互，实现以上的操作，内核可以不必知道硬件设备内部的复杂结构，而只需调用驱动程序提供的简单接口就可以访问设备。操作系统（内核）如果需要访问设备，它调用I/O子系统提供的标准接口去访问设备驱动程序，而I/O子系统在完成这个任务时，无论是什么设备，都使用同一种调用方式进行操作。Linux内核的组织形式为整体式

6、结构。也就是说整个Linux内核由很多过程组成，每个过程可以独立编译，然后用连接程序将其连接在一起成为一个单独的目标程序Linux内核又是开放式的结构，它允许任何人对其进行修正、改进和完善。二．Linux与OS/2、Windows、WindowsNT之间的区别和比较。从发展的背景看，Linux与其他操作系统的区别是，Linux是从一个比较成熟的操作系统发展而来的，而其他操作系统，如WindowsNT等，都是自成体系，无对应的相依托的操作系统。这一区别使得Linux的用户能大大地从Unix团体贡献中获利，无论是Unix的

7、作者还是Unix的用户，都认为只有Unix才是一个真正的操作系统，许多计算机系统都存在Unix版本，Unix的用户可以从很多方面得到支持和帮助。因此，Linu做为Unix的一个克隆，同样会得到相应的支持和帮助，直接拥有Unix在用户中建立的牢固的地位从使用费用上看，Linux与其他操作系统的区别在于Linux是一种开放、免费的操作系统,而其他操作系统都是封闭的系统，需要有偿使用。我们能够免费得到很多Linux的版本以及为其开发的应用软件。OS/2和WindowsNT等操作系统是具有版权的产品，其接口和设计均由某一公司控

8、制，而且只有这些公司才有权实现其设计，它们是在封闭的环境下发展的。三．嵌人式Linux在未来的发展：(1)Linux在云计算方面，将继续扩大统治力Linux，相关配合的开源软件将继续称霸云计算服务，并在服务器上增加很多的云操作选项，在Linux上虚拟私有或公共云。(2)Linux的云计算优势，将体现在Paas(平台即服务)方面，随