第二章 嵌入式系统和嵌入式实时操作系统
嵌入式实时操作系统
嵌入式实时操作系统第一点：嵌入式实时操作系统的定义与特点嵌入式实时操作系统（Embedded Real-Time Operating System，简称ERTOS）是一种专门为嵌入式系统设计的操作系统，它具有实时性、可靠性和高效性等特点。
嵌入式实时操作系统主要用于控制和管理嵌入式系统中的硬件资源和软件任务，以实现对系统的实时控制和高效运行。
嵌入式实时操作系统的定义可以从以下几个方面来理解：1.嵌入式系统：嵌入式系统是指将计算机技术应用于特定领域，以完成特定任务的计算机系统。
它通常包括嵌入式处理器、存储器、输入输出接口等硬件部分，以及运行在处理器上的软件部分。
嵌入式系统具有体积小、功耗低、成本低、性能高等特点。
2.实时性：实时性是嵌入式实时操作系统最核心的特点之一。
它要求系统在规定的时间内完成任务，并对任务的响应时间有严格的要求。
实时性可以分为硬实时和软实时。
硬实时要求任务在规定的时间范围内完成，不允许有任何的延迟；软实时则允许任务在规定的时间范围内完成，但延迟尽量最小。
3.可靠性：嵌入式实时操作系统需要具备很高的可靠性，因为它们通常应用于对安全性和稳定性要求较高的领域，如航空航天、汽车电子、工业控制等。
可靠性主要包括系统的正确性、稳定性和抗干扰能力等方面。
4.高效性：嵌入式实时操作系统需要高效地利用硬件资源，以实现对系统的实时控制。
高效性主要包括系统资源的利用率、任务的调度算法、内存管理等方面。
第二点：嵌入式实时操作系统的应用领域与发展趋势嵌入式实时操作系统在众多领域都有广泛的应用，下面列举几个典型的应用领域：1.工业控制：嵌入式实时操作系统在工业控制领域具有广泛的应用，如PLC（可编程逻辑控制器）、机器人控制器、工业现场仪表等。
实时操作系统可以实现对工业过程的实时监控和控制，提高生产效率和产品质量。
2.汽车电子：汽车电子领域是嵌入式实时操作系统的另一个重要应用领域。
现代汽车中的电子控制系统，如发动机控制、底盘控制、车身控制等，都需要实时操作系统来保证系统的实时性和稳定性。
嵌入式系统中的实时操作系统设计与实现
嵌入式系统中的实时操作系统设计与实现第一章概述嵌入式系统是指集成了计算机技术和各种感应器、执行器、显示器等硬件设备，并且用于特定应用的系统。
实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）是在嵌入式系统中应用广泛的操作系统，它为嵌入式系统的实时性提供了保障。
本文从实时操作系统的角度出发，介绍了嵌入式系统中实时操作系统设计与实现的相关内容。
第二章实时操作系统基本概念实时操作系统是指在特定的实时应用场景下工作的都操作系统，它对系统的实时性具有关键作用。
在嵌入式系统中，实时操作系统主要包括如下几个方面的内容：1.任务调度：实时操作系统需要定义一种任务调度机制，能够在不同多个任务之间进行快速切换，并保持系统的稳定性和可靠性。
2.时钟管理：实时操作系统需要有一个准确的时钟管理机制，以保证任务之间及时地进行切换，并保证系统的实时性。
3.内存管理：实时操作系统需要对嵌入式系统中的内存进行管理，以保证系统的稳定性和安全性。
4.异常处理：实时操作系统需要有相应的异常处理机制，能够及时地处理嵌入式系统中的异常事件，以保证系统的安全性。
第三章常见的实时操作系统常见的实时操作系统包括FreeRTOS、uc/OS、VxWorks、QNX 等。
它们各自有不同的特点和应用场景：1.FreeRTOS：FreeRTOS是一个免费的实时操作系统，它非常适合对资源和存储空间有限的嵌入式系统。
它的特点是内核简单、代码清晰易懂、具有较好的可移植性和广泛的硬件支持。
2.uC/OS：uC/OS是一款商业性质的实时操作系统，它在实时控制和系统红外方面具有很高的可靠性和实时性，但是使用较难。
3.VxWorks：VxWorks是一款高性能的实时操作系统，它具有强大的开发工具和庞大的用户基础。
它可以应用于工控、航天、军事和网络等领域，但是价格较高。
4.QNX：QNX是一个可靠性高、开发周期短的实时操作系统。
它的特点是稳定、实时性强、安全性高和可维护性好。
控制系统中的实时操作系统与嵌入式系统
控制系统中的实时操作系统与嵌入式系统在控制系统中，实时操作系统（RTOS）和嵌入式系统（Embedded System）起着至关重要的作用。
它们通过协同工作，为各种应用提供高效的控制和管理。
本文将探讨实时操作系统和嵌入式系统的特点、功能以及它们在控制系统中的应用。
一、实时操作系统的特点和功能实时操作系统是一种专用的操作系统，其最主要的特点是能够满足严格的时间约束和实时要求。
相比于一般的操作系统，实时操作系统需要具备以下几个关键特点：1. 高实时性：实时操作系统需要能够及时响应外部事件的发生，以满足对系统实时性的要求。
它能够在给定的时间范围内完成任务，并保证任务的及时性。
2. 可预测性：实时操作系统需要能够在确定的时间范围内执行任务，并提供可预测的性能。
这对于需要对事件进行精确控制的应用非常重要，如航空航天、医疗设备等。
3. 可靠性：实时操作系统需要具备高度的可靠性，能够保证任务的正确执行并防止系统崩溃或死锁的发生。
对于一些关键应用，如核能、交通信号灯等，系统的可靠性尤为重要。
4. 多任务处理：实时操作系统能够同时处理多个任务，确保任务之间的优先级和时序关系的正确性。
它能够根据不同的任务要求，分配系统资源，实现任务的协调和调度。
5. 低延迟：实时操作系统需要具备较低的延迟，以保证任务的实时性和响应性。
它能够快速地处理任务请求，并及时地提供响应。
二、嵌入式系统的特点和功能嵌入式系统是一种集成度高、功耗低、功能强大的特殊计算机系统。
它通常用于特定的应用领域，并且嵌入到其他设备中以实现特定的功能。
嵌入式系统具备以下几个关键特点：1. 紧凑性：嵌入式系统通常具有小体积、低成本和低功耗的特点。
它需要满足在有限的硬件资源和空间条件下实现功能的需求。
2. 可靠性：嵌入式系统需要具备高可靠性，能够在恶劣的环境条件下正常工作。
它需要具备抗干扰能力，以防止外部因素对系统的影响。
3. 实时性：嵌入式系统通常需要满足实时性的要求，能够即时响应外部事件。
《计算机嵌入式系统基础》教案(全套)
《计算机嵌入式系统基础》教案(全套)计算机嵌入式系统基础教案（全套）概述本教案旨在介绍计算机嵌入式系统的基本知识和技能，并引导学生深入了解该领域的发展和应用。
通过理论授课和实践操作，学生将能够熟悉嵌入式系统的工作原理、硬件和软件组成，以及设计和开发嵌入式系统的基本步骤。
教学目标1. 了解嵌入式系统的定义、特点和应用领域。
2. 掌握嵌入式系统中的硬件平台和处理器架构。
3. 熟悉嵌入式系统的操作系统和编程语言。
4. 理解嵌入式系统的实时性和响应性要求。
5. 学会使用嵌入式系统开发工具和调试技术。
6. 能够设计和实现简单的嵌入式系统应用。
教学内容第一章：嵌入式系统概述- 什么是嵌入式系统？- 嵌入式系统的特点和应用领域。
- 嵌入式系统的发展历程和趋势。
第二章：嵌入式系统硬件平台- 嵌入式系统中常用的硬件平台和处理器架构。
- 嵌入式系统的主要外设和接口。
第三章：嵌入式系统操作系统- 嵌入式系统中常用的操作系统。
- 实时操作系统和非实时操作系统的区别。
- 嵌入式系统的任务调度和资源管理。
第四章：嵌入式系统编程语言- 嵌入式系统常用的编程语言和开发工具。
- C语言在嵌入式系统编程中的应用。
- 嵌入式系统硬件和软件的接口。
第五章：嵌入式系统设计和开发- 嵌入式系统设计的基本步骤和方法。
- 嵌入式系统开发中的工具和技术。
- 嵌入式系统调试和测试的方法。
第六章：嵌入式系统应用案例- 嵌入式系统在各个领域的实际应用案例。
- 嵌入式系统应用的未来发展方向。
教学方法本教案采用理论授课和实践操作相结合的教学方法，通过课堂讲解、案例分析和实验操作，帮助学生深入理解嵌入式系统的基本概念和原理，并培养学生的实践能力和解决问题的能力。
教学评价学生的评价将基于他们对嵌入式系统的理论掌握程度和实践操作的能力。
评价方法包括平时作业、实验报告和期末考试。
教材和参考资料- 教材：《嵌入式系统基础教程》- 参考资料：1.《嵌入式系统设计与开发》；2.《嵌入式系统原理与设计》以上是《计算机嵌入式系统基础》教案的基本框架，具体的教学内容和教学细节可根据实际情况进行调整和补充。
操作系统中的实时系统与嵌入式系统
操作系统中的实时系统与嵌入式系统操作系统是计算机系统中的核心软件之一，它负责管理计算机硬件资源和控制程序执行，以便提供良好的用户体验。
在操作系统的大类中，实时系统和嵌入式系统是两个重要的子类。
本文将重点探讨这两种系统的特点、应用领域以及关键技术。
一、实时系统的介绍实时系统是一种强调任务完成时间性能的操作系统。
它要求在指定的时间范围内能够满足任务的实时性要求。
实时系统主要分为硬实时系统和软实时系统两种。
硬实时系统要求系统能够在任务要求的截止时间之前准确地完成任务。
常见的硬实时系统应用包括航空航天、核能控制等领域。
例如，宇航员的生命支持系统必须在特定的时间内提供所需的氧气和食物，一旦超时，将可能导致灾难性的后果。
软实时系统也是具有时间要求的系统，但它对于任务的完成时间有一定的宽容度。
软实时系统在多媒体、实时游戏等领域得到广泛应用。
例如，在实时游戏中，玩家对游戏画面的响应速度要求较高，但不像硬实时系统那样对时间延迟具有严格的要求。
二、嵌入式系统的介绍嵌入式系统是指被嵌入到具体设备中的计算机系统，主要用于控制和操作特定设备。
它通常包括硬件和软件两个部分。
嵌入式系统的主要特点是紧凑、高度可靠和低功耗。
嵌入式系统可以广泛应用于各个领域，如消费电子、汽车、医疗设备等。
例如，智能手机中的操作系统就是一种嵌入式系统，它可以控制和管理手机的各种功能。
三、实时系统与嵌入式系统的关系实时系统和嵌入式系统之间存在紧密的关系。
很多嵌入式系统需要具备实时性能，以满足对任务截止时间的严格要求。
例如，一台智能车辆需要在特定的时间内对路况进行感知并作出相应的驾驶决策，这就需要嵌入式系统具备实时性能。
另外，实时系统和嵌入式系统都面临着资源有限的挑战。
由于嵌入式系统通常具有较小的体积和功耗限制，因此其资源（如内存、处理能力等）较为有限。
这就要求实时系统和嵌入式系统在设计和实现时都需要充分考虑资源利用的效率和优化。
四、实时系统与嵌入式系统的关键技术实时系统和嵌入式系统的设计和实现都需要依赖一些关键技术来保证其功能和性能。
嵌入式系统课程-ucos嵌入式实时操作系统
内核概念
• 内核是操作系统最基本的部分。它是为众多应用程序提 供对计算机硬件的安全访问的一部分软件，这种访问是 有限的，并且内核决定一个程序在什么时候对某部分硬 件操作多长时间。直接对硬件操作是非常复杂的，所以 内核通常提供一种硬件抽象的方法来完成这些操作。硬 件抽象隐藏了复杂性，为应用软件和硬件提供了一套简 洁，统一的接口，使程序设计更为简单。 • 严格地说，内核并不是计算机系统中必要的组成部分。 程序可以直接地被调入计算机中执行，这样的设计说明 了设计者不希望提供任何硬件抽象和操作系统的支持， 它常见于早期计算机系统的设计中。最终，一些辅助性 程序，例如程序加载器和调试器，被设计到机器核心当 中，或者固化在只读存储器里。这些变化发生时，操作 系统内核的概念就渐渐明晰起来源 程序运行时可使用的软、硬件环境 统称为资源。资源可以是输入输出设备， 例如打印机、键盘、显示器。资源也可 以是一个变量、一个结构或一个数组等。
嵌入式操作系统
• 基本概念
——共享资源
可以被一个以上任务使用的资源叫做共享资 源。为了防止数据被破坏，每个任务在与共享资 源打交道时，必须独占该资源，这叫做互斥。
主要内容
1 嵌入式系统简介 2 嵌入式处理器 3 4 5 嵌入式操作系统 嵌入式系统典型应用
嵌入式系统的基本设计过程
RTOS介绍
实时操作系统的特点
• POSIX 表示可移植操作系统接口（Portable Operating System Interface of Unix
嵌入式系统设计课程大纲
嵌入式系统设计课程大纲第一章：课程介绍（100字）本章主要介绍嵌入式系统设计课程的目的、重要性以及学习该课程的基本要求。
通过本章的学习，学生将对嵌入式系统设计的概念有一个明确的认知。
第二章：嵌入式系统基础知识（200字）本章将重点介绍嵌入式系统的基本概念、发展历程以及其在各个领域中的应用。
同时，将深入讲解嵌入式系统设计所需的硬件和软件基础知识，包括单片机、传感器、通信接口等概念和原理。
第三章：嵌入式系统设计流程（250字）本章将详细介绍嵌入式系统设计的流程及其各个环节的具体要求。
包括需求分析、系统设计、软硬件开发、测试调试等阶段，以及各个阶段所需的工具和方法。
第四章：嵌入式系统开发工具和环境（200字）本章将介绍常用的嵌入式系统开发工具和环境，包括集成开发环境（IDE）、仿真器、调试器等。
学生将学习如何选择和使用适合项目需求的工具，并掌握相关的调试技巧。
第五章：嵌入式系统通信协议（150字）本章将介绍嵌入式系统中常用的通信协议，包括串口通信、SPI、I2C、CAN等。
学生将学习各种通信协议的原理、特点以及在实际项目中的应用场景。
第六章：嵌入式系统电源管理（150字）本章将重点介绍嵌入式系统中电源管理的原理和方法。
学生将学习如何有效地管理系统电源，以提高系统的稳定性和节能效果。
第七章：嵌入式系统安全性设计（200字）本章将介绍嵌入式系统安全性设计的重要性以及相关的技术要求。
学生将学习如何设计安全可靠的嵌入式系统，包括访问控制、数据加密等方面的知识。
第八章：嵌入式操作系统（150字）本章将介绍常用的嵌入式操作系统，包括实时操作系统（RTOS）、Linux嵌入式系统等。
学生将学习这些操作系统的原理、特点和适用场景，以及如何进行系统移植和调试。
第九章：嵌入式系统性能优化（200字）本章将讲解如何对嵌入式系统进行性能优化，包括系统响应时间的优化、功耗优化以及资源利用率的提高。
学生将学习相关的优化技术和方法，并通过实践项目进行实际应用。
嵌入式实时操作系统简介
嵌入式实时操作系统简介嵌入式实时操作系统简介一：引言嵌入式实时操作系统（RTOS）是一类特殊的操作系统，用于控制和管理嵌入式系统中的实时任务。
本文将介绍嵌入式实时操作系统的基本概念、特点和应用领域。
二：嵌入式实时操作系统的定义1. 实时操作系统的概念实时操作系统是一种能够处理实时任务的操作系统。
实时任务是指必须在严格的时间约束内完成的任务，例如航空航天、工业自动化和医疗设备等领域的应用。
2. 嵌入式实时操作系统的特点嵌入式实时操作系统相比于通用操作系统具有以下特点：- 实时性：能够满足严格的时间要求，保证实时任务的及时响应。
- 可靠性：具备高可用性和容错能力，能够保证系统的稳定运行。
- 精简性：占用资源少，适应嵌入式系统的有限硬件资源。
- 可定制性：能够根据具体应用需求进行定制和优化。
三：嵌入式实时操作系统的体系结构1. 内核嵌入式实时操作系统的核心部分，负责任务和资源管理、中断处理和调度算法等。
- 任务管理：包括任务的创建、删除、挂起和恢复等。
- 资源管理：包括内存、文件系统、网络资源等的管理。
- 中断处理：负责中断的响应和处理。
- 调度算法：根据任务的优先级和调度策略进行任务的调度。
2. 设备管理嵌入式实时操作系统需要与各种外设进行通信和交互，设备管理模块负责管理设备驱动、中断处理和设备的抽象接口等。
3. 系统服务提供一系列系统服务，例如时钟管理、内存管理和文件系统等，以支持应用程序的运行。
四：嵌入式实时操作系统的应用领域嵌入式实时操作系统广泛应用于以下领域：1. 工业自动化：用于控制和监控工业设备和生产过程。
2. 航空航天：用于飞行控制、导航和通信系统。
3. 交通运输：用于车辆控制和交通管理。
4. 医疗设备：用于医疗仪器和设备控制和数据处理。
附件：本文档附带示例代码和案例分析供参考。
注释：1. 实时任务：Real-Time Task，简称RTT。
2. 嵌入式系统：Embedded System，简称ES。
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具体做法为 ：对就绪队列中的所有进程 ，仍按截止期限来确定 优先级别 ；然后在激活进程的事件到来时和调度时，根据下式 判断是否会有进程按照原来确定的优先级超出该进程的截止期 限，如果有则取消该进程，其他进程的优先级别不变。
d D t1 E
d：进程的截止裕度 D：进程的截止期限 t1：系统当前时间 E：估算的进程运行时间
调度器引起的调度延时会反映到中断延时中，从而影响中断 延时的大小，因为中断的服务有时是用一个进程来完成的。 调度延时由两部分组成：一部分是调度器在调度工作时所必 (可明确大小) 须耗费的时间 ；一部分是调度器等待调度所需要的 时间(不可明确大小)。
在操作系统中，在中断过程中是不允许进程调度的，中 断的优先权是大于所有进程的。即调度器只能等待所有 中断服务都结束之后才能进行进程调度。 如果中断嵌套层次很多，这个延时的长度就很可观了！
在实时系统中是否以及如何使用DMA技术，在设计系统时要慎重考虑。一般在实时性要求 较高的硬实时系统中不使用DMA技术
实时计算机系统最好采用RISC指令系统。 两个原因：一是RISC指令系统的指令执行时间比CISC 系统指令短得多，所以指令执行时间所引起的中断延时 也会小得多；二是在CISC指令系统中，指令的执行时间 极不均匀，短的指令只需要几个时钟脉冲，长的指令需 要几十个脉冲才能完成，这就给程序模块执行时间的预 测带来了困难，使之难于满足实时系统执行时间可预测 的要求。
2、实时系统的特点
通常 ，把必须在有限时间内完成的任务叫做实时任务，用 来完成实时任务的系统就是实时系统 实时任务具有确切的完成期限
时间要求严格的称为硬实时系统；要求不严格的称为软实时系统
实时任务的活动是不可逆的 实时任务大多由外部事件激活的
2.2.2 计算机实时操作系统
用来完成实时任务的计算机系统叫做实时计算机系统 在实时计算机系统中配备的能满足实时任务需要的操作系统 叫做实时操作系统
实时系统的定义：
① 能及时响应外部事件的请求 ② 能在一个规定的时间内完成对事件的处理 两个基本要求： ①实时系统必须产生正确的计算结果，称为逻辑或功能正确 （Logical or Functional Correctness） ②实时系统的计算必须在预定的时间内完成，称为时间正确 （Timing Correctness）
自动驾驶仪或发动机状态监测系统
洗衣机中提供 不同的洗涤模式 工业自动化仪表 工业流水线控制
安装到音像设备中 可以获得高保真的 音响和影像等
导航设备
嵌入式系统常用芯片
嵌入式系统的特点： 专用性强 嵌入式系统通常是面向某个特定应用的，所以 它的硬件和软件(尤其是软件)，都是为特定用户群来设计的， 具有专用性的特点。 实时性好 目前的嵌入式系统或多或少都具备实时性。在 硬件极少使用存取速度慢的磁盘等存储器；在软件上需精心 设计，使系统能够快速响应外部事件。 可裁剪性好 为了使嵌入式系统产品在通用和专用之间达 到某种平衡，把嵌入式系统硬件和操作系统设计成可裁剪的， 以便使嵌入式系统开发人员根据实际应用需要来量体裁衣， 去除冗余，从而使系统在满足应用要求的前提下达到最精简 的配置。
CISC复杂指令系统：指令种类多、指令格式不规范、寻址方式多 RISC精简指令系统：从复杂指令集中精简出来的，只包含处理器经常使用的指令，具有 简单高效的特点。对不常用的处理器功能，常通过组合指令来完成
2、实时调度
为了使内核是可剥夺型的，实时操作系统的调度器必须 采用基于优先级的调度算法。 代表性的实时调度算法介绍： ① 单调速率RM(Rate-Monotonic)算法 是一种典型的静态优先级调度算法，主要用来处理周期性实时 进程。凡是执行周期越短、执行频度越高的进程，其紧急程度 越高，优先级别越高；反之其紧急程度越低，优先级别越低 令进程的优先级别为prio（取整数）
d>0：意味着该进程在截止期限到来之前可以运行完毕， 即其计算结果时间正确，这种进程叫做截止期限可达的 进程 d<0：截止期限不可达的进程
×
④ 最小裕度算法 使用进程的截止裕度d来确定进程的优先级别： 截止裕度d小的进程，优先级别高 截止裕度d大的进程，优先级别低
4、实时进程的可调度性
所谓实时进程的可调度性，指多个实时进程是否可经过适当 的调度使它们都能正确地完成工作。 ① 对于使用单调速率算法的周期性进程集 ，若满足下列条件：
可靠性高 嵌入式系统通常应用在涉及产品质量、人身设 备安全、国家机密等重大场合，所以与普通系统相比较，对 嵌入式系统可靠性的要求极高 功耗低 有很多嵌入式系统的宿主对象都是一些小型应用 系统，例如移动电话、MP3、数码相机等，这些设备不可能 配备容量较大的电源，因此低功耗一直是嵌入式系统追求的 目标。通常嵌入式系统中的软件及数据一般不存储于磁盘等 载体中，而大多存储在EPROM、EEPROM或闪存(Flash Memory) 中
工业锅炉压力和温度数据采集处理系统
② 截止期限最早优先算法 算法思想，进程截止期限（由系统设计者根据系统的实 时要求给出的进程完成的最晚时间值）越近，则这个进 程紧急程度越高，优先级别越高，具体实施时按优先级 别来排队
例题：在系统中，某个事件在t=0时刻激活了三个实时进程：进程A、B 和C，已知这三个进程的截止期限分别为DA、DB和DC，三个进程的运 行情况如所示
例题：有三个同时发生的周期型进程，进程1、进程2 和进程3，这三个进程的周期分别为P1＝70ms、P2＝ 80ms和P3＝30ms，它们完成任务所需的时间分别为 C1＝20ms、C2＝15ms和C3＝10ms。试判断该进程 集是否为可调度的？ 答：
20 15 10 0.807 1 70 80 30
2.2 实时操作系统
2.2.1 实时系统及其特点
1、什么是实时系统
实例1
在舰船的头部通常装有用来发现礁石的声纳，以避免发生触礁事故。现用一个计 算机系统接收并处理声纳信号，处理结果用来控制舵机的动作
必须在有限的时间 内获得正确结果
若声纳发现礁石，此时舰船将在10 min后与礁石相撞；而舵机完成合理的规避动 作需要8 min ，则留给计算机系统用来计算和控制舵机做出合理动作所需的时间 就不能超过2 min，并且应保证计算结果正确无误
满足要求，所以题目中的三个进程是可调度的
5、实时系统的时钟
实时时钟是实时操作系统的时间基准，没有实时时钟，就没 有实时系统的一切活动 实际应用中，实时时钟是通过硬件时钟中断实现的
实时时钟是一种计时器，就像一只正常行走的钟表
实时时钟的缩写是RTC (Real_Time Clock) RTC 是集成电路，通常称为时钟芯片
若事件在t=t1时刻激活这三个 进程 可以想象：进程A和进程B均不 能在截止期限完成，即出现时 间不正确！！！
进程运行时间
进程截止时间
③ 可达截止期限最早优先算法 该算法是对期限最早优先算法的改进，其主要思想是： 在调度时，先观察所有被激活的进程里是否有进程在该 进程的截止期限内干不完事情的。如果有（反正干完也 没有用），该进程就不被运行，而去运行那些能把工作 做完的进程。
第二章 嵌入式系统 和嵌入式实时操作系统
2.1 嵌入式系统 2.2 实时操作系统 2.3 嵌入式实时操作系统
2.1 嵌入式系统
为了区别于原有的通用计算机系统，人们把嵌入到对象体系 中，为实现对象体系智能化控制的计算机系统，称做嵌入式 计算机系统，简称嵌入式系统
在人们的日常生活中随时都可看到嵌入式系统的应用：
当具有高优先级别的中断请求（通常对应于更紧急的实 时任务）出现时，若处理器正处于关闭中断状态，则该 中断不会被响应。这对于紧急任务来说就是一个延时， 低级中断服务程序关闭中断时间越长，这段延时也就越 长，对紧急任务的及时处理就越不利。
如何解决：例Linux系统把中断服务程序分为前后两部分，把必须在关中断状态进行的任 务放在前半部分并使其尽可能短，而把大多数工作放在了中断开放的后半部分
1、实时操作系统
目前用来保证系统实时性的主要是软件，特别是操作系统。 实时操作系统的设计应尽量满足5个条件 ： ① 实时操作系统必须是多任务系统 多任务系统把一个大的应用程序分成相对独立的多个任务来 完成，给应用程序的设计和维护提供了极大的方便。同时， 这种组织方式特别适合用外部事件来激活
Байду номын сангаас
② 实时操作系统的内核应该是可剥夺型的 调度器能以强硬的方式获得处理器使用权并分配给另外的进 程。系统中的每个进程都有一个表示其紧急程度的优先级 别，调度器根据优先级别来决定是否要剥夺当前进程的处理 器使用权。 ③ 进程调度的延时可预测并尽可能小 该延时指的是调度器进行任务切换时所需要的时间。该时间 必须是可预知的，即调度器所用的时间不能受其他因素（例 如任务数目）的影响。 调度时间是否可预测主要取决于调度算法。
20 15 10 0.807 70 80 30
n n 2 1 3 3 2 1 0.777
不满足要求，所以题目中的三个进程是不可调度的
② 对于使用截止期优先算法或最小裕度算法的周期性进程集， 若满足下列条件： n
Ci 1 i 1 P i
则这个进程集被称为是可调度的
④ 系统提供的服务时间可预知
实时操作系统提供的所有服务的运行时间必须是可预知 的，至少要有一个最坏界限 ⑤ 中断延时尽可能小
外部事件 （发出中断申请）
处理器 （系统内核接受该请求并做出中断响应）
从请求发出到中断被响应所经历的时间称为中断延时
有哪些因素影响中断延时的大小？ 首先处理器不是随时都可以响应中断申请的。处理器关闭中 断时不能响应中断申请；处理器在正在执行一条指令时也不 能响应中断申请。
这种延时的可预测性极差，是设计实时系统的难点之一
造成中断延时的因素还有DMA(直接内存访问Direct