【文章內(nèi)容簡介】 在線調(diào)度算法在形成最佳調(diào)度決策上具有較大的靈活性。搶占和非搶占調(diào)度：在搶占式調(diào)度算法中，正在運行的任務(wù)可能被其他任務(wù)所打斷，搶占式調(diào)度算法，使關(guān)鍵任務(wù)能夠打斷非關(guān)鍵任務(wù)的執(zhí)行，確保關(guān)鍵任務(wù)的截止時間能夠得到滿足，搶占式調(diào)度算法要更復(fù)雜些，且需要更多的資源，并可能在使用不當?shù)那闆r下會造成低優(yōu)先級任務(wù)出現(xiàn)長時間得不到執(zhí)行的情況。非搶占式調(diào)度常用于那些任務(wù)需要按照預(yù)先確定的順序進行執(zhí)行，且只有當任務(wù)主動放棄CPU資源后，其他任務(wù)才能得到執(zhí)行的情況。靜態(tài)和動態(tài)調(diào)度：在靜態(tài)調(diào)度算法中，任務(wù)的優(yōu)先級需要在系統(tǒng)運行前進行確定，且在運行過程中不會發(fā)生變化。在動態(tài)調(diào)度算法中，任務(wù)的優(yōu)先級可根據(jù)需要進行改變，也可能隨著時間按照一定的策略自動發(fā)生變化。嵌入式系統(tǒng)中進程間通信主要采用哪幾種形式？（P110） 答：嵌入式系統(tǒng)中進程間通信主要采用兩種形式：共享內(nèi)存和消息傳遞。二者在邏輯上沒有什么區(qū)別，進程通信采用哪種方式，主要依賴實際需要。進程間通信也可以采用信號和管道的方式。簡述嵌入式操作系統(tǒng)的中斷管理和時鐘管理模式。（P117118）答：在嵌入式操作系統(tǒng)中，中斷前導(dǎo)和中斷后續(xù)通常由內(nèi)核的中斷接管程序來實現(xiàn)。硬件中斷發(fā)生后，中斷接管程序獲得控制權(quán)，先由中斷接管程序進行處理，然后才將控制權(quán)交給相應(yīng)的用戶中斷服務(wù)程序。用戶中斷服務(wù)程序執(zhí)行完成后，又回到中斷接管程序。實時內(nèi)核通常還提供如下中斷管理功能：掛接中斷服務(wù)程序、獲得中斷服務(wù)程序入口地址、獲取中斷嵌套層次、開中斷、關(guān)中斷。在實時系統(tǒng)中，時鐘具有非常重要的作用。通過時鐘，應(yīng)用和內(nèi)核能夠查詢當前時間、定時地完成各項工作、報警、有限的等待和睡眠等，是處理具有時間約束特性應(yīng)用必不可少的內(nèi)容。因此，實時內(nèi)核都需要提供對時鐘進行管理的機制。時鐘管理一般具有以下功能：維持日歷時間，任務(wù)有限等待的計時，軟定時器的定時管理和維持系統(tǒng)時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度。嵌入式操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理功能有哪些？并做簡要闡述。（P120） 答：嵌入式操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理功能有：1）虛擬內(nèi)存空間：操作系統(tǒng)采用虛擬內(nèi)存功能使系統(tǒng)顯得它有比實際大得多的內(nèi)存空間，虛擬內(nèi)存可以比系統(tǒng)中的物理內(nèi)存大許多倍。2）內(nèi)存保護：系統(tǒng)中每個進程有自己的虛擬地址空間，這些虛擬地址空間相互之間完全分離。因此運行一個應(yīng)用的進程不會影響其他的進程。同樣，硬件的虛擬內(nèi)存機制允許內(nèi)存區(qū)域被寫保護，這樣保護了代碼和數(shù)據(jù)不被惡意應(yīng)用重寫。3）內(nèi)存映射：用來把映像和數(shù)據(jù)文件映像到一個進程的地址空間。在內(nèi)存映射中，文件的內(nèi)容被直接鏈接到進程的虛擬地址空間。4）公平物理內(nèi)存分配：內(nèi)存管理子系統(tǒng)分配給系統(tǒng)中運行的每個進程公平的一份系統(tǒng)物理內(nèi)存。5）共享虛擬內(nèi)存：允許進程擁有分隔的虛擬地址空間，但有時還需要進程共享內(nèi)存。如進程間通信需要共享內(nèi)存。mC/OSII的主要特點有哪些？簡要說明之。（P121）答：mC/OSII的主要特點有：1）公開源代碼2）可移植性（Portable）絕大部分mC/OSII的源碼是用移植性很強的ANSI C寫的。和微處理器硬件相關(guān)的那部分是用匯編語言寫的。匯編語言寫的部分已經(jīng)壓到最低限度，使得mC/OSII便于移植到其他微處理器上。mC/OSII可以在絕大多數(shù)8位、16位、32位以至64位微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器（DSP）上運行。3）可固化（Romable）mC/OSII是為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計的，這就意味著，只要讀者有固化手段（C編譯、連接、下載和固化），mC/OSII可以嵌入到讀者的產(chǎn)品中成為產(chǎn)品的一部分。4）可裁剪（Scalable）可以只使用mC/OSII中應(yīng)用程序需要的那些系統(tǒng)服務(wù)。也就是說某產(chǎn)品可以只使用很少幾個mC/OSII調(diào)用，而另一個產(chǎn)品則使用了幾乎所有mC/OSII的功能，這樣可以減少產(chǎn)品中的mC/OSII所需的存儲器空間（RAM和ROM）。這種可剪裁性是靠條件編譯實現(xiàn)的。5）占先式（Preemptive）mC/OSII是完全占先式的實時內(nèi)核，mC/OSII總是運行就緒條件下優(yōu)先級最高的任務(wù)。6）多任務(wù)mC/OSII可以管理64個任務(wù)，目前這一版本保留8個給系統(tǒng)。留給用戶的應(yīng)用程序最多可以有56個任務(wù)。賦予每個任務(wù)的優(yōu)先級必須是不相同的，這意味著mC/OSII不支持時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法（常用的非搶占式調(diào)度算法）。7）可確定性全部mC/OSII的函數(shù)調(diào)用與服務(wù)的執(zhí)行時間具有可確定性。8）任務(wù)棧每個任務(wù)有自己單獨的棧，mC/OSII允許每個任務(wù)有不同的?？臻g，以便壓低應(yīng)用程序?qū)AM的需求。9）系統(tǒng)服務(wù)mC/OSII提供很多系統(tǒng)服務(wù)，例如郵箱、消息隊列、信號量、塊大小固定的內(nèi)存的申請與釋放、時間相關(guān)函數(shù)等。10）中斷管理中斷可以使正在執(zhí)行的任務(wù)暫時掛起，如果優(yōu)先級更高的任務(wù)被該中斷喚醒，則高優(yōu)先級的任務(wù)在中斷嵌套全部退出后立即執(zhí)行，中斷嵌套層數(shù)可達255層。常用的linux操作系統(tǒng)采用怎樣的內(nèi)存管理機制和調(diào)度機制？（P130）答：Linux內(nèi)存管理程序通過映射機制把用戶程序的邏輯地址映射到物理地址，在用戶程序運行時，如果發(fā)現(xiàn)程序中要用的虛擬地址沒有對應(yīng)的物理內(nèi)存時，就發(fā)出請頁要求。如果有空閑的內(nèi)存可供分配，就請求分配內(nèi)存，并把正在使用的物理頁記錄在頁緩存中；如果沒有足夠的內(nèi)存可供分配，那么就調(diào)用交換機制，騰出一部分內(nèi)存。為了支持虛擬存儲器的管理，Linux系統(tǒng)采用分頁（paging）的方式來載入進程。所謂分頁即是把實際的存儲器分割為相同大小的段，例如每個段1024個字節(jié)，這樣1024個字節(jié)大小的段稱為一個頁面（page）。Linux屬于典型的多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)。它采用分時技術(shù)，進程交替執(zhí)行，實現(xiàn)所謂的“假并行”。它主要有三種調(diào)度算法，一個是基于優(yōu)先級的循環(huán)執(zhí)行法，二是FIFO算法，三是傳統(tǒng)的基于優(yōu)先級的循環(huán)執(zhí)行法。前兩種調(diào)度算法都是軟實時的，而第三種則并非實時的。第6章 嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境及其在ARM上的移植試述嵌入式Linux系統(tǒng)移植的一般過程。（P141~142）答：嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用層軟件的開發(fā)不同，有其自身的特點，尤其在開發(fā)流程上有很大的不同。從大體上講，Linux系統(tǒng)移植一般分為下面幾步：（1）開發(fā)環(huán)境的搭建嵌入式系統(tǒng)移植過程中，目標機和宿主機往往在軟硬件環(huán)境上有很大的不同，開發(fā)時常常在功能強大的宿主機上進行，這就形成了交叉開發(fā)環(huán)境的搭建與選擇問題。同時由于宿主機和目標機在體系結(jié)構(gòu)等方面的差異，編譯時也需要采用交叉編譯工具對目標代碼進行編譯，這樣，才能使生成的可執(zhí)行文件在目標機上能夠執(zhí)行。（2）系統(tǒng)引導(dǎo)在微處理器第一次啟動的時候，會從預(yù)定的、固定的地址空間開始執(zhí)行指令。一般的嵌入式系統(tǒng)中并沒有PC機上的BIOS，而是由一種稱為Bootloader的系統(tǒng)引導(dǎo)程序來完成上述功能，啟動代碼完全依賴于硬件，需要在系統(tǒng)移植中完成。（3）內(nèi)核引導(dǎo)系統(tǒng)移植的開發(fā)人員還應(yīng)當完成Bootloader和內(nèi)核的銜接部分的移植以及I/O映射、存儲器映射等與目標硬件平臺相關(guān)的板級初始化和CPU自身初始化的移植工作。（4）設(shè)備驅(qū)動程序Linux內(nèi)核源代碼樹中的相當大部分是各類驅(qū)動程序，在實際的開發(fā)過程中，也需要對相應(yīng)的設(shè)備進行驅(qū)動，如LCD、網(wǎng)卡、觸摸屏等等進行移植和編寫。由于一般在Linux源碼和相關(guān)社區(qū)中都擁有相當豐富的設(shè)備驅(qū)動源碼資源，因此，設(shè)備驅(qū)動的任務(wù)主要是相近源碼的移植修改工作。（5）文件系統(tǒng) 在嵌入式Linux內(nèi)核啟動的最后階段，將進行文件系統(tǒng)的加載。不同的嵌入式目標平臺有不同的應(yīng)用需求，需要根據(jù)具體情況實現(xiàn)對文件系統(tǒng)的移植工作。目前，常用的嵌入式文件系統(tǒng)有JFFSCramfs、Romfs等。Linux系統(tǒng)中常用的交叉編譯工具有哪些？簡述它們的功能和基本用法。（P143~153）答：（1）GNU binutils是一套用來構(gòu)造和使用二進制所需的工具集。建立嵌入式交叉編譯環(huán)境，Binutils工具包是必不可少的，而且Binutils與GNU的C編譯器gcc是緊密相集成的，沒有binutils，gcc也不能正常工作。GNU binutils是一組開發(fā)工具，包括連接器、匯編器和其他用于目標文件和檔案的工具。（2）GUN cc（GUN C Compiler，簡稱gcc）是GUN項目的C編譯器套件，能夠編譯用C、C++、Objective C編寫的程序。（3）make工具通過一個稱為makefile的文件來完成并自動維護編譯工作。（4）glibc 是提供系統(tǒng)調(diào)用和基本函數(shù)的C庫，比如open，malloc，printf等等。所有動態(tài)連接的程序都要用到它。它是編譯Linux系統(tǒng)程序很重要的組成部分。（5）gdb是一個用來調(diào)試C和C++程序的調(diào)試器（Debugger），它能使用戶在程序運行時觀察程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)存的使用情況。gdb的功能主要是監(jiān)視程序中變量的值、設(shè)置斷點以使程序在指定的代碼行上停止執(zhí)行、支持單步執(zhí)行等。如何分步編譯和安裝交叉編譯環(huán)境所需要的庫和源代碼？試著自己構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)交叉編譯環(huán)境。（P156~160） 答：[略]5題應(yīng)在第九章，此處為作者疏漏（見第九章習(xí)題）Linux操作系統(tǒng)的移植工作主要分為哪幾個方面？其中內(nèi)核功能模塊的裁剪主要有哪幾種方法？（P162~164） 答：對Linux操作系統(tǒng)的移植工作主要分為兩個方面，一方面是針對硬件特點對源代碼的修改，比如內(nèi)核的啟動部分、存儲設(shè)備的大小、具體的驅(qū)動問題等等；另一方面是功能模塊的裁剪，主要是對內(nèi)核功能的配置，包括支持的文件類型、外設(shè)模塊等等?？傮w上講，針對硬件的修改有兩種方法：（1）對一種全新的硬件平臺開展移植工作時，需采用“自底向上”的設(shè)計方法從頭設(shè)計，即從硬件的需求考慮逐步地采用分析、設(shè)計、編碼、測試。 （2）大多數(shù)情況下，是在前人工作的基礎(chǔ)上修改己有的代碼。Linux己經(jīng)可以在多種體系結(jié)構(gòu)中運行，可以參考相近的體系結(jié)構(gòu)的代碼，修改與目標硬件平臺不同的部分即可。嵌入式Linux內(nèi)核功能模塊的裁剪主要有三種方法： （1）使用Linux自身的配置工具，編譯定制內(nèi)核。 （2）修改內(nèi)核源代碼，進行內(nèi)核裁剪。 （3）基于系統(tǒng)調(diào)用關(guān)系，進行內(nèi)核裁剪如何使用Linux自身的配置工具編譯定制內(nèi)核？（P169）答：配置完內(nèi)核之后，內(nèi)核仍然以源代碼的方式存在，不能直接下載到嵌入式系統(tǒng)中運行，因此，必須對內(nèi)核進行編譯，生成最終在目標板上運行的可執(zhí)行代碼。編譯內(nèi)核分以下三步進行：（1）執(zhí)行以下命令，正確設(shè)置編譯內(nèi)核所需的附屬文件，進行依賴性編譯： make dep（2）執(zhí)行以下命令，清除以前構(gòu)造內(nèi)核時產(chǎn)生的所有目標文件、模塊文件和一些臨時文件： make clean（3）執(zhí)行以下命令，生成新的可執(zhí)行內(nèi)核映像文件： make zImage完成上述命令之后，就會在/arch/arm/boot/下生成一個自己定制的內(nèi)核映像文件了，系統(tǒng)文件名可以任意取。什么是文件系統(tǒng)？常用的嵌入式文件系統(tǒng)有哪些？（P169~170）答：文件系統(tǒng)是指在一個物理設(shè)備上的任何文件組織和目錄，它構(gòu)成了Linux系統(tǒng)上所有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，Linux程序、庫、系統(tǒng)文件和用戶文件都駐留其中，因此，它是系統(tǒng)中龐大復(fù)雜且又是最為基本和重要的資源。通常對于一個嵌入式系統(tǒng)，僅包含內(nèi)核是不夠的，還必須有文件系統(tǒng)的支持。Linux支持的文件系統(tǒng)有很多種，比如ext2（LinuxExtended2）、minix文件系統(tǒng)、msdos（最初的FAT文件系統(tǒng)）、ntfs（WindowsNT文件系統(tǒng)）、nfs（網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）、hpft（OS/2高性能文件系統(tǒng)）、ncpfs（NovellNetWare文件系統(tǒng)）、affs Amiga（快速文件系統(tǒng)）等等。如何構(gòu)建一個嵌入式Linux文件系統(tǒng)？（P172）答：要構(gòu)建一個小型的Linux文件系統(tǒng)，就需要決定文件系統(tǒng)中哪些部分要保留，哪些部分可以裁減。首先應(yīng)該保留那些保證系統(tǒng)運行的最基本的文件和目錄，再通過對系統(tǒng)功能的分析，決定哪些模塊是可以裁減的。一個最小的文件系統(tǒng)必須包括以下的內(nèi)容：程序函數(shù)庫、庫函數(shù)文件的鏈接、/bin/sh（shell）、最基本的設(shè)備文件。但是，這些文件目錄組成的最基本的文件系統(tǒng)只能運行shell，不能完成其它任何的應(yīng)用程序。要完成一些基本的功能還需要以下的一些文件：init程序、系統(tǒng)啟動設(shè)置、基本的應(yīng)用程序、設(shè)備文件、顯示系統(tǒng)信息的虛擬文件系統(tǒng)、其它文件系統(tǒng)掛載目錄、系統(tǒng)啟動時執(zhí)行的腳本、壓縮工具等。第7章 linux下設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)設(shè)計設(shè)備驅(qū)動程序在大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)中起著重要作用，因為它們提供了 應(yīng)用程序 和 設(shè)備 之間的軟件層。設(shè)備驅(qū)動程序通常包含 中斷處理程序 和 設(shè)備服務(wù)子程序 兩部分。嵌入式系統(tǒng)中_____A____、___C_______、_____D___等都屬于字符設(shè)備，典型的塊設(shè)備有_____B_____、____E______等。 A．按鍵 B．硬盤 C．觸摸屏 D．手寫板 E．CDROM系統(tǒng)中不同的設(shè)備有_____A_____主設(shè)備號，主設(shè)備號 A 設(shè)備使用____A______驅(qū)動程序。 A．相同的 B．不同的CS8900A有兩種工作模式：MEMORY模式和IO模式。如何理解設(shè)備管理的“設(shè)備無關(guān)性”概念？（P174） 答：在Linux/uclinux的框架結(jié)構(gòu)中，和設(shè)備相關(guān)的處理可以分為兩個層次——文件系統(tǒng)層和設(shè)備驅(qū)動層。設(shè)備驅(qū)動層屏蔽具體設(shè)備的細節(jié)，文件系統(tǒng)層則向用戶提供一組統(tǒng)一的、規(guī)范的用戶接口。在嵌入式操作系統(tǒng)下的設(shè)備驅(qū)動程序主要是控制和管理下層物理設(shè)備的硬件控制器，同時為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一的、與設(shè)備無關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)，這種設(shè)備管理方法稱為“設(shè)備無關(guān)性”。按模塊化設(shè)計，一個典型的Linux設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)包含哪幾部分？在Linux操作系統(tǒng)中如何實現(xiàn)一個驅(qū)動