【正文】 常見的嵌入式操作系統(tǒng) ? VxWorks (美國風河公司 ) ? 廣泛用于通信、軍事、航空等領(lǐng)域， ? 特點 : ? 高安全性與可靠性 ? 內(nèi)核可裁剪 ? 支持多種 CPU ? 較完善的開發(fā)工具 ? 許可證價格昂貴 ? 一般無法得到源碼 常見的嵌入式操作系統(tǒng) ? Nucleus ? AT公司開發(fā)，多用于低端 PDA及網(wǎng)絡路由器 ? 特點： ? 只需一次性購買許可 ? 內(nèi)核和網(wǎng)絡協(xié)議都以源碼的形式提供，用戶可以根據(jù)需要修改 ? 支持當前流行的大多數(shù) RISC、 CISC、 DSP處理器 ? 它的缺點是實時性不夠，定時中斷管理不可靠，I/O管理太簡單 常見的嵌入式操作系統(tǒng) ? uC/OS II ? 特點 : ? 開放源碼 ? 通過美國聯(lián)邦航空管理局 (FAA)認證 ,穩(wěn)定性安全性較高 ? 缺點 : ? 過于簡單 ,對于復雜系統(tǒng)開發(fā)工作量較大 ? 商用需要許可證 常見的嵌入式操作系統(tǒng) ? ThreadX （ Express Logic) ? 一個高效、健壯、無版權(quán)稅的實時操作系統(tǒng) ? 占用系統(tǒng)資源低 ? 有較高的實時響應時間 ? 快速的進程切換 常見的嵌入式操作系統(tǒng) ? ECOS ? RED HAT公司開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng) ? 特點： ? 具有良好的可配置能力，提供了圖形化的配置工具 ? 開放源代碼，完全免費 ? 支持多種 CPU ? 比 LINUX更高的實時性 ? 良好的開放性，兼容性和可擴展性 ? 簡單易學，易于操作 常見的嵌入式操作系統(tǒng) ? LINUX ? 功能強大的嵌入操作系統(tǒng)，廣泛用于網(wǎng)絡產(chǎn)品，PDA，手機等信息家電領(lǐng)域 ? 特點： ? 系統(tǒng)穩(wěn)定，功能強大 ? 支持多種硬件平臺 ? 應用軟件多，簡單易用 ? 開放源碼，不存在黑箱技術(shù) ? 不需許可證，使用成本低 ? 文檔完善 ? 強大的網(wǎng)絡功能 ? 具有軟實時性 。 9）用戶應用程序和子系統(tǒng)動態(tài)連接庫 用戶應用程序可以是： ? WIN3 ? Windows 、 ? MSDOS、 ? POSIX 、 ? OS/2 五種類型之一。 8）環(huán)境子系統(tǒng) ? Win32子系統(tǒng)是將基本的執(zhí)行體系統(tǒng)服務的某些子集提供給應用程序，向用戶應用程序展示本地操作系統(tǒng)服務，提供操作系統(tǒng) “ 環(huán)境 ” 或個性。 ?服務程序是合法的 Win32映象 ， 這些映象調(diào)用特殊 Win32函數(shù)以與服務控制器相互使用 ， 例如 ， 注冊 、 啟動 、 響應狀態(tài)請求 、 暫停或關(guān)閉服務 。 6）系統(tǒng)進程 ? Idle進程： ? System進程和 System ： ? 會話管理器 ： ? WIN32子系統(tǒng) ： ? 登錄進程 ： ? 本地安全身份身份鑒別服務器進程： ? 服務管理器 務器進程： 7） 服務控制器及服務進程 ?一個特殊系統(tǒng)進程 ， 負責啟動 、 停止和與服務控制器交互 ， 并管理用戶態(tài)進程服務 。 執(zhí)行體包含下列重要組件 ? 進程和線程管理器 ? 虛擬內(nèi)存管理器 ? 安全訪問監(jiān)視器 ? I/O管理器 ? 高速緩存管理器 5） ，用于子系統(tǒng)動態(tài)鏈接庫。 (4)在核心態(tài)組件之間調(diào)用的但沒有文檔化的函數(shù) 。 (3) 陷阱處理和異常調(diào)度； 4)Windows 2022/XP執(zhí)行體 執(zhí)行體包括五種類型函數(shù)： (1)從用戶態(tài)被導出并且可以調(diào)用的函數(shù) 。 3）內(nèi)核 內(nèi)核執(zhí)行操作系統(tǒng)最基本的操作 ， 決定操作系統(tǒng)如何使用處理器并確保慎重使用它們 。 2）設(shè)備驅(qū)動程序 ? 設(shè)備驅(qū)動程序是 I/O系統(tǒng)和相關(guān)硬件之間的接口 ， 把用戶的 I/O函數(shù)調(diào)用轉(zhuǎn)換成特定硬件設(shè)備的I/O要求 。 Windows2022/XP客戶 /服務器結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡框 系統(tǒng)進程 服務進程 應用程序 環(huán)境子系統(tǒng) 子系統(tǒng)動態(tài)鏈接庫 用戶態(tài) 核心態(tài) 執(zhí)行體 內(nèi)核 設(shè)備驅(qū)動程序 硬件抽象層 圖形 引擎 Windows2022/ XP客戶 /服務器結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)線程 RPC Spooler 事件日志 服務進程 任務管理器 IE瀏覽器 用戶程序 子系統(tǒng) DLL 應用程序 POSIX OS2 WIN32 環(huán)境子系統(tǒng) 服務管理器 安全驗證 Win登錄 會話管理器 系統(tǒng)進程 核 心 態(tài) 用 戶 態(tài) Win32 User GDI 圖形驅(qū)動器 硬件抽象層 (HAL) 設(shè)備驅(qū)動程序 內(nèi)核 對象管理器 核心態(tài)可調(diào)用接口 (執(zhí)行程序 API) 系統(tǒng)服務調(diào)度進程 I/O 管理器 文件緩存管理 進程線 程管理 安全訪問監(jiān)視 虛存 管理 局部過 程調(diào)用 注冊表配 置管理器 電源 管理器 即插即用管理 硬件接口（總線、 I/O、時鐘、計時器、中斷、 DMA、 CACHE控制器） 1）硬件抽象層 HAL ? HAL是實現(xiàn)可移植性的關(guān)鍵部分 ， 位于硬件最上面和系統(tǒng)的最低層 ， 把系統(tǒng)的內(nèi)核 、 設(shè)備驅(qū)動程序及執(zhí)行體從與平臺相關(guān)的硬件差異中分隔開來 。 ? 對操作系統(tǒng)性能影響很大的組件放在內(nèi)核下運行，而其他一些功能則在內(nèi)核外實現(xiàn)。 在一個實際操作系統(tǒng)的設(shè)計過程中，要綜合考慮來自用戶、系統(tǒng)、兼容性等方方面面的因素。 ? (2）采用類似于 Mach的微內(nèi)核結(jié)構(gòu)也是不恰當?shù)?，純的微?nèi)核設(shè)計只涉及最小內(nèi)核，其他服務都運行在用戶態(tài)，它的運算成本太高，在商業(yè)上不適用。 Linux和自由軟件 ? Linux 是由芬蘭藉科學家 Linus Torvalds 于1991 年編寫完成的一個操作系統(tǒng)內(nèi)核，當時他還是芬蘭首都赫爾辛基大學計算機系的學生，在學習操作系統(tǒng)課程中，自己動手編寫了一個操作系統(tǒng)原型，從此，一個新的操作系統(tǒng)誕生了。它是目前唯一可以安裝和運行在從微型機、工作站直到大型機和巨型機上的操作系統(tǒng)。 UNIX 操作系統(tǒng) ? 它最早由美國電報電話公司貝爾實驗室的Thompson 和 Ritchie 于 1969 年在 DEC 公司的小型系列機 PDP7 上開發(fā)成功， 1971 年被移植到 PDP11 上。 ? 從 1983 年 11 月 Microsoft 公司宣布 Windows 誕生到今天的 Windows XP， Windows已經(jīng)走過了 20 個年頭，并且成為風靡全球的微機操作系統(tǒng)。 ? 但是，隨著 PC 機性能的突飛猛進， DOS 的缺點不斷顯露出來，已經(jīng)無法發(fā)揮硬件的能力，又缺乏對數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡通信、多媒體等的支持，沒有通用的應用程序接口，加上用戶界面不友善，操作使用不方便，從而，逐步讓位于 Windows 等其他操作系統(tǒng)。 ? DOS 采用匯編語言書寫，系統(tǒng)開銷小，運行效率高。 1981 年， Microsoft 推出了 版，兩者的功能基本一致，統(tǒng)稱 DOS。 （ 如： GUI圖形引擎 、微內(nèi)核大小－第一代 300KB代碼和 140個系統(tǒng)調(diào)用 ， 第二代 12KB和 7個系統(tǒng)調(diào)用 ） ? Linux是單內(nèi)核操作系統(tǒng) ， Mach是微內(nèi)核操作系統(tǒng) ， Windows2022/XP是改進的 C/S結(jié)構(gòu)（微內(nèi)核＋分層結(jié)構(gòu)）。 微內(nèi)核 應用進程 頁面管理程序 缺頁中斷 恢 復 地址空間函數(shù)調(diào)用 示例：內(nèi)核外的頁面管理程序做缺頁處理 ?內(nèi)核只實現(xiàn)極少任務，主要起信息驗證、交換的作用，因而，稱微內(nèi)核(Microkernel)，這種結(jié)構(gòu)也就稱為客戶 /服務器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu)。 客戶 /服務器結(jié)構(gòu)的思想 運行在核心態(tài)的內(nèi)核把該消息傳給服務器 。 客戶 /服務器結(jié)構(gòu)的思想 ? 每個進程實現(xiàn)一類服務 ， 稱 服務器進程 (如文件服務 、 進程管理服務 、 存儲管理服務 、網(wǎng)絡通信服務等 )。 ? 虛機器 4 客戶 /服務器與微內(nèi)核結(jié)構(gòu) 客戶 /服務器結(jié)構(gòu)的思想： ? 將操作系統(tǒng)分成兩大部分： ? 一是運行在用戶態(tài)并以客戶 /服務器方式活動的 進程 。 ? 這種技術(shù)的基本做法是：通過用一類物理設(shè)備來模擬另一類物理設(shè)備，或通過分時地使用一類物理設(shè)備，把一個物理實體改變成若干個邏輯上的對應物。 VM/370 的主旨在于將此二者徹底地隔離開來。 虛擬機結(jié)構(gòu) ? 虛擬機系統(tǒng)的最早嘗試是 IBM公司的 CP/CMS，后來改名為 VM/370（ Seawright and MacKinnon， 1979），這一系統(tǒng)的后繼產(chǎn)品今天仍然在 IBM S/390 等大型主機上廣泛使用。 ? 增加、修改和替換一個層次不影響其他層次，有利于系統(tǒng)的維護和擴充。 這種層次結(jié)構(gòu)是單向依賴的，上一層模塊所提供的功能是建立在下一層的基礎(chǔ)上的，或著說上一層功能是下一層功能的擴充和延續(xù)，逐步為用戶提供一個功能強大的計算機系統(tǒng)。 層次結(jié)構(gòu) 操作系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)就是把所有模塊按功能的調(diào)用次序分別排列成若干層，各層之間的模塊只能是單向依賴或單向調(diào)用。 ? 缺點： 模塊獨立性差，模塊之間牽連甚多，形成復雜的調(diào)用