嵌入式系统的定义及特点(精)
- 格式:docx
- 大小:30.63 KB
- 文档页数:13
计算机专升本中的计算机嵌入式系统计算机嵌入式系统在计算机专升本中的重要性计算机嵌入式系统是当今科技发展中不可或缺的一部分。
它广泛应用于各个领域,包括电子设备、交通工具、工业自动化等。
在计算机专升本课程中,学习和掌握计算机嵌入式系统的原理和应用,对于提高学生的综合素养和就业竞争力至关重要。
一、计算机嵌入式系统的定义与特点计算机嵌入式系统是指运行在某个特定硬件平台上,用于控制和驱动硬件设备的软件系统。
它具有以下几个特点:1. 不显式地呈现给用户:与个人计算机等通用计算机不同,嵌入式系统的用户界面通常不直接展现给用户,而是通过其他设备或系统与用户进行交互。
2. 实时性要求高:许多嵌入式系统需要快速响应和处理实时数据,如交通信号控制系统、航空航天设备等。
3. 资源有限:嵌入式系统通常具有有限的处理能力、存储容量和能源供应,因此需要高效的算法和优化的设计以满足功能需求。
4. 稳定可靠:嵌入式系统被广泛应用于工业设备、医疗设备等关系到人们生命安全和财产安全的领域,因此要求系统具有高可靠性和稳定性。
二、计算机嵌入式系统在计算机专升本中的重要地位1. 培养学生的系统思维能力:学习计算机嵌入式系统需要对整个系统进行综合性的思考和设计,这培养了学生的系统思维能力和抽象化思维能力。
2. 提高学生的编程技能:在嵌入式系统开发过程中,学生需要编写底层的驱动程序和控制算法,这对于提高学生的编程技能和理解计算机硬件原理有着重要作用。
3. 增加学生的实践经验:计算机嵌入式系统的开发往往需要通过实际的硬件平台进行测试和验证,这使得学生能够亲自动手完成项目,并积累实践经验。
4. 拓宽就业领域:掌握计算机嵌入式系统开发技术的学生,将有更多的就业机会,可以从事嵌入式软件开发、硬件设计、系统集成等相关工作。
三、计算机嵌入式系统课程内容建议1. 嵌入式系统硬件基础:学习计算机硬件原理和嵌入式系统常用的芯片、传感器、接口等硬件组成部分,了解它们的特点和应用场景。
嵌入式系统的定义及特点是什么?嵌入式系统有哪些组成部分?嵌入式系统可以称为是后PC时代和后网络时代的新秀,那什么是嵌入式系统呢?嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能,对可靠性,成本,体积,功耗有严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统一般由嵌入式微处理器,外围硬件设备,嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分,用于实现对其他设备的控制,监视或管理等功能。
嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的,它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。
因此可以这样理解上述三个面向的含义,即嵌入式系统是与应用紧密结合的,它具有很强的专用性,必须结合实际系统进行合理的裁减利用。
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物,这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
所以,介入嵌入式系统行业,必须有一个正确的定位。
嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪,满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。
所以,如果能建立相对通用的软硬件基础,然后在其上开发出适应各种需要的系统,是一个比较好的发展模式。
从上面的定义上,可以看出嵌入式系统的几个重要特征:1.系统内核小。
由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的,系统资源相对有限,所以内核较之传统的操作系统要小得多。
2.专用性强。
嵌入式系统的个性化很强,其中的软件系统和硬件的结合非常紧密,一般要针对硬件进行系统的移植,即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。
同时针对不同的任务,往往需要对系统进行较大更改,程序的编译下载要和系统相结合,这种修改和通用软件的“升级”是完全两个概念。
3.系统精简。
嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分,不要求其功能设计及实现上过于复杂,这样一方面利于控制系统成本,同时也利于实现系统安全。
嵌入式系统的特点与设计方法嵌入式系统(Embedded System)是指嵌入在其他设备中的计算机系统,它通过使用微处理器或微控制器来控制、监视和执行特定功能。
与通用计算机系统不同,嵌入式系统的设计方法和特点更为独特和特殊。
本文将具体探讨嵌入式系统的特点与设计方法,以帮助读者更好地理解和应用于实际项目中。
嵌入式系统的特点:1. 特定功能:嵌入式系统通常被设计用于执行特定的任务或功能,例如家电设备中的控制模块、汽车中的引擎控制系统等。
因此,嵌入式系统的设计需要充分了解和满足这些特定功能的需求。
2. 系统封闭性:嵌入式系统通常是封闭的,即它们不需要与其他外部系统进行通信。
因此,嵌入式系统设计时需要考虑其独立性和稳定性,以确保其功能的正常运行和有效性。
3. 资源受限:嵌入式系统在计算能力、存储容量和能源供应方面往往受到限制。
因此,设计者需要充分考虑资源的有效利用和优化,以最大程度地满足系统功能的需求。
4. 可靠性要求高:很多嵌入式系统被用于控制关键任务或环境,如医疗设备、航空航天系统等。
这些系统对可靠性的要求非常高,设计上需要考虑系统的容错性、稳定性和自动恢复能力。
嵌入式系统的设计方法:1. 确定需求:首先,设计者需要明确系统的需求和功能。
这包括系统要实现的功能、性能指标、接口需求等。
通过充分了解和明确需求,可以为后续的设计提供明确的目标和方向。
2. 系统架构设计:在系统架构设计阶段,设计者需要确定系统的组织结构、主要模块和模块间的关系。
这意味着要确定主控制器、传感器、执行器等组件的位置和交互方式。
此外,还需要确定适当的电源管理和通信接口。
3. 硬件设计:硬件设计是嵌入式系统设计中的关键环节。
设计者需要选取合适的处理器或控制器,并根据需求选择合适的外部器件。
此外,还需要进行电路设计、布局和散热等方面的考虑。
4. 软件设计:在软件设计阶段,设计者需要根据系统需求和硬件特性来编写软件代码。
这包括系统的控制算法、状态机设计、任务调度等。
1. 什么是嵌入式系统?其特点有些什么?答:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
特点:(1)通常是面向特定应用,低功耗、体积小、集成度高;(2)是技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统;(3)软硬件必须高效率地设计,根据应用需求量体裁衣,去除冗余;(4)与具体应用有机结合,具有较长的生命周期;(5)为提高执行速度和系统可靠性,软件一般固化在存储器芯片或单片机本身中;(6)本身不具备自举开发能力,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
2. 嵌入式系统的BooTLoader的功能是什么?答: BooTLoader是系统加电后,操作系统内核或用户应用程序运行之前,首先必须运行的一段程序,即引导加载程序。
通过这段程序,为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。
3. 什么是嵌入式操作系统?为何要使用嵌入式操作系统?答:嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。
4. 目前嵌入式操作系统有哪些?答:(1)Windows CE(2)VxWorks(3)pSOS(4)QNX(5)Palm OS(6)嵌入式Linux 5. 构造嵌入式开发环境有哪几种形式?答:(1)交叉开发环境(2)软件模拟环境(3)评估电路板6. 嵌入式系统开发的基本流程?答:(1)系统定义与需求分析(2)规格说明(3)系统结构设计(4)构件设计(5)系统集成7. 什么是可编程片上系统?答:用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作可编程片上系统PSOC.它是一种特殊的嵌入式系统,首先它是SOC,即由单个芯片实现整个系统的主要逻辑功能,具有一般SOC基本属性;其次,它又具备软硬件在系统可编程的功能,是可编程系统,具有可裁剪、可扩充、可升级等灵活的设计方式。
8. 有时要使用Thumb技术的原因?答:16位Thumb指令集是32位ARM指令集的子集,用16位代码密度的指令获得32位处理器的性能既节省存储空间及成本,又不降低处理性能,低功耗,小体积,低成本。
嵌入式习题第一章(1)嵌入式系统的定义是什么?请问:以应用领域为中心,以计算机技术为基础,软件、硬件可以剪裁,适应环境应用领域系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
(2)详述嵌入式的发展历程和发展阶段。
答:历程:简单操作系统阶段,实时操作系统阶段,面向internet阶段。
发展阶段:第一阶段是scm(单片微型计算机)阶段,第二阶段是mcu(微控制器)阶段,第三阶段是soc阶段,第四阶段是以internet为标志的嵌入式系统。
(3)简述嵌入式系统的特点。
请问:低成本、低实时性、使用嵌入式系统或实时系统、高可靠性、低功耗、环境适应性不好、挤占系统资源太少、rom程序存储、多处理器体系结构、特定工具和方法研发、软件切割。
(4)嵌入式系统的分类:答:1单个微处理器、2不带计时功能的微处理器装置、3带计时器功能的组件、4在制造或控制过程中使用的计算机系统。
(5)基本构成:请问:嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序。
(6)嵌入式的应用领域:答:工业、交通、信息家电、家庭智能管理系统、pos网络及电子商务、环境工程与自然、机器人。
(7)嵌入式的发展趋势:请问:1高可靠性、低稳定性2运转速度快、研发周期短3强悍的拓展功能和网络运输功能。
(8)自学嵌入式系统技术的目的:答;第二章1请描述单片机系统和嵌入式处理器系统在开发流程上的异同各自复杂程度相同,具体内容设计过程略有不同。
单片机系统主要用作同时实现相对直观的掌控,系统核心内置在一块芯片―单片机上,再在外围重新加入USB电路即可。
软件部分不须要嵌入式操作系统的积极支持,只需使用汇编语言撰写针对特定应用领域的程序即可。
嵌入式微处理器的基本研发流程:1用户市场需求、2挑选微处理器及硬件平台、3挑选操作系统、4基于操作系统研发应用程序、5测试应用程序、6整个系统测试、7完结。
2恳请叙述传统的嵌入式系统设计方法及其缺点经过需求分析和总体设计,系统划分为硬件子系统和软件子系统两个独立部分,随后硬件工程师和软件工程师分别对两部分进行设计,调试和测试,最后软硬件集成并对集成的系统进行测试。
嵌入式系统的概念嵌入式系统是一种特殊的计算机系统,它被设计用来执行特定任务。
在此系统中,硬件和软件被协同工作,以满足特定需求。
嵌入式系统被广泛应用于各个领域,如家电、汽车、航空航天、医疗等,它们的存在对我们的日常生活产生了重要影响。
一、嵌入式系统的定义嵌入式系统是由特定硬件和软件组成的计算机系统,它被设计用来控制、监测、处理和执行特定任务。
与通用计算机系统相比,嵌入式系统通常运行在资源受限、功耗低、体积小的环境中。
嵌入式系统通常以微控制器或专用芯片为核心,通过嵌入式软件实现其功能。
二、嵌入式系统的特点1. 实时性:嵌入式系统需要能够在确定的时间内响应和完成任务。
实时性要求不同的嵌入式系统存在不同的级别,从而保证系统能够满足实际需求。
2. 硬件资源受限:嵌入式系统通常具有有限的硬件资源,如处理器速度、存储容量和外设接口等。
这使得嵌入式系统的设计需要在受限的资源条件下实现所需的功能。
3. 低功耗设计:由于嵌入式系统通常需要长时间运行,对电力消耗的要求较高。
因此,嵌入式系统的设计需要考虑功耗最优化,以延长系统的使用寿命和提高能源利用效率。
4. 实时控制:嵌入式系统经常用于对实时事件的控制和监测,如自动化生产线、交通信号灯和医疗设备等。
这些系统需要在实时环境下进行数据采集、处理和输出,以保证准确性和及时性。
三、嵌入式系统的应用领域1. 家电产品:智能家居和家电产品中广泛采用嵌入式系统,如智能电视、洗衣机、冰箱等。
嵌入式系统使得这些产品能够实现智能控制、远程监测和交互功能,提供更加便捷的生活体验。
2. 汽车领域:现代汽车中大量采用嵌入式系统,如车载导航、智能驾驶辅助系统和车联网等。
嵌入式系统在汽车领域的应用使得汽车具备了更高的安全性、舒适性和智能化。
3. 医疗设备:医疗设备中广泛应用嵌入式系统,如心电图仪、血糖仪和体温计等。
这些系统能够实时采集、处理和传输医疗数据,为医生提供准确的诊断依据和患者的健康监测。
第一章绪论1.什么是嵌入式系统嵌入式系统的特点是什么答:嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为根底、软硬件可裁剪、能满足应用系统对功能、可靠性、本钱、体积、功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。
特点:1.嵌入式系统得到多种类型的处理器和处理器体系结构的支持;2.嵌入式系统通常是形式多样、面向特定应用的;3.嵌入式系统通常极其关注本钱;4.嵌入式系统有实时性和可靠性的要求;5.嵌入式系统使用的操作系统一般是适应多种处理器、可剪裁、轻量型、实时可靠、可固化的嵌入式操作系统;6.嵌入式系统开发需要专门工具和特殊方法。
2.请说出嵌入式系统与其它商用计算机系统的区别。
答:特征通用计算机嵌入式系统形式和类型看得见的计算机。
看不见的计算机。
按其体系结构、运算速度和结构规模等分形式多样,应用领域广泛,按应用来分为大、中、小型机和微机组成通用处理器、标准总线和外设。
面向应用的嵌入式微处理器,总线和外部接口软件和硬件相对独立多集成在处理其内部。
软件和硬件紧密集成在一起开发方式开发平台和运行平台都是通用计算机采用交叉开发方式,开发平台一般是通用计算机,运行平台是嵌入式系统二次开发性应用程序可重新编制一般不能再编程嵌入式的关键技术有哪些答:1.嵌入式处理器;2.微内核结构;3.任务调度;4.硬实时和软实时;5.内存管理;6.内核加载方式4.请说明嵌入式系统技术的开展及开发应用的趋势。
答:开展趋势:1嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持;互联网成为必然趋势。
支持小型电子设备实现小尺寸、微功耗和低本钱。
提供精巧的多媒体人机界面。
开发应用的趋势:向经济性、小型化、可靠性、高速、低功耗、低本钱、高精度方向开展5.你知道嵌入式系统在我们日常生活中哪些设备中应用说明其采用的处理器是什么采用的哪一个嵌入式操作系统答:设备处理器操作系统开发环境ipad4AppleA6X ios6Xc ode三星GalaxyS5高通骁龙801AndroidOS〔2560MHz〕PDA PXA25XPalmOS/Windou sCE路由器ARM9ucLinux数码相机ARM9+DSP5000ucLinux6.开发嵌入式系统的计算机语言主要有哪几种分别用在什么场合答:C语言应用在开发操作系统,和硬件相关的一些应用程序。
第1篇一、基础知识1. 问题:简述嵌入式系统的定义和特点。
答案:嵌入式系统是指将计算机技术应用于特定领域,将硬件和软件结合在一起,形成具有特定功能的独立系统。
其特点包括:实时性、可靠性、低功耗、小体积、低成本等。
2. 问题:嵌入式系统与通用计算机系统的区别有哪些?答案:嵌入式系统与通用计算机系统的区别主要有以下几点:(1)设计目标不同:嵌入式系统面向特定应用,通用计算机系统面向通用应用;(2)硬件资源不同:嵌入式系统硬件资源有限,通用计算机系统硬件资源丰富;(3)软件系统不同:嵌入式系统软件系统相对简单,通用计算机系统软件系统复杂;(4)实时性要求不同:嵌入式系统对实时性要求较高,通用计算机系统实时性要求较低。
3. 问题:嵌入式系统中的CPU有哪些特点?答案:嵌入式系统中的CPU具有以下特点:(1)低功耗:为了满足嵌入式系统对功耗的要求,CPU需要具备低功耗的特性;(2)高性能:为了提高嵌入式系统的处理速度,CPU需要具备高性能的特性;(3)可扩展性:为了适应不同的应用需求,CPU需要具备可扩展性;(4)集成度:为了减小嵌入式系统的体积,CPU需要具备高集成度。
4. 问题:什么是嵌入式系统中的裸机?答案:嵌入式系统中的裸机是指没有操作系统和应用程序的CPU。
裸机主要用于学习和实验,也可以用于一些对实时性要求较高的应用。
5. 问题:什么是嵌入式系统中的实时操作系统(RTOS)?答案:实时操作系统(RTOS)是一种专门为实时应用设计的操作系统。
它具有以下特点:(1)实时性:RTOS能够满足实时应用对时间的要求;(2)可靠性:RTOS具有较高的可靠性,能够保证系统稳定运行;(3)可预测性:RTOS的性能可预测,便于应用开发。
二、硬件知识1. 问题:简述嵌入式系统中常用的存储器类型及其特点。
答案:嵌入式系统中常用的存储器类型及其特点如下:(1)RAM(随机存储器):用于存储临时数据,断电后数据会丢失;(2)ROM(只读存储器):用于存储程序代码,断电后数据不会丢失;(3)Flash(闪存):具有RAM和ROM的特点,既可读写,又可断电保存数据;(4)EEPROM(电可擦可编程只读存储器):可擦写,断电后数据不会丢失。
嵌⼊式系统第⼀章⼀、嵌⼊式系统的定义:从技术⾓度定义:以应⽤为中⼼,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应⽤系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专⽤计算机系统,是将应⽤程序、操作系统和计算机硬件集成在⼀起的系统。
⼆、常见的嵌⼊式操作系统:1.WindowsEmbedded2.VxWorks3.µC/OS4.QNX5.嵌⼊式Linux6.安卓系统三、嵌⼊式系统的特点:专⽤型强体积⼩型化实时性好可裁剪性好可靠性⾼功耗低不可垄断性四、嵌⼊式处理器有两个体系结构,特点,优缺点冯诺依曼体系结构和哈弗体系结构冯诺依曼:程序和数据共享⼀个存储空间;程序指令存储地址和数据存储地址指向⼀个存储器的不同物理位置;采⽤单⼀的地址及数据总线;程序指令和数据宽度相同。
处理器在执⾏指令时,必须从存储器中取出指令解码,再取操作数执⾏运算,在⾼速运算的时候,容易在传输通道上出现瓶颈效应。
哈弗:程序和数据存储在不同的存储空间中,即程序存储器和数据存储器是两个相互独⽴的存储器,每个存储器独⽴编址、独⽴访问。
与两个存储器相对应的是系统中的4套总线:程序的数据总线和地址总线,数据的数据总线和地址总线。
这种分离的程序总线和数据总线可允许在⼀个机器周期内同时获取指令字和操作数,从⽽提⾼了执⾏速度,⼜由于程序和数据存储器在两个分开的物理空间中,因⽽取值和执⾏能够完全重叠,提⾼了运算速度。
五、嵌⼊式微处理器的分类(P10)嵌⼊式微处理器根据功能、结构、性能运算特点和使⽤⽅法等多⽅⾯的综合因素可以粗略分成嵌⼊式微控制器(MCU)、嵌⼊式微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP))、CPLD/FPGA、⽚上系统(SOC)等5类。
SOC往往是在FPGA上实现的。
六、嵌⼊式微处理器如何选型(P13)1.技术指标2.熟悉原则3.成本原则4.⽀持⼯具原则5,整体原则第⼆章⼀、RISC(精简指令集)特点:1.⼤的、统⼀的寄存器⽂件2.装载/保存结构,数据处理操作只针对寄存器的内容,⽽不是直接对存储器进⾏操作。
嵌入式系统的定义及特点首先,嵌入式系统是为特定的应用领域而设计的。
嵌入式系统的设计目标通常是用于特定的行业或特定的应用领域,如汽车、工业控制、医疗设备等。
这意味着嵌入式系统可以根据特定需求进行定制化设计,以满足该领域的要求。
其次,嵌入式系统通常具有实时性要求。
很多嵌入式系统需要对外部事件进行实时响应,并在预定的时间内完成特定的任务。
例如,汽车防抱死系统需要在检测到车轮即将抱死时立即调整刹车压力,以避免发生危险情况。
这就要求嵌入式系统能够在极短的时间内做出反应,并完成相应的动作。
第三,嵌入式系统通常具有资源有限的特点。
由于嵌入式系统嵌入在其他设备中,其硬件资源(如处理器、内存、存储等)通常受限。
为了在有限的资源下完成其任务,嵌入式系统需要高效地利用和管理这些资源。
因此,嵌入式系统的软件设计通常需要更高的优化性能和占用资源的精细控制。
第四,嵌入式系统通常运行在独立的硬件平台上。
由于嵌入式系统需要与其他设备协同工作,因此它通常需要与设备进行良好的硬件接口和通信协议。
这就需要嵌入式系统具备一定的硬件设计能力,以确保与其他设备的兼容性和稳定性。
此外,嵌入式系统还具有可靠性要求。
很多嵌入式系统被应用于关键领域,如航空航天、医疗设备等,任何故障都可能导致严重的后果。
因此,嵌入式系统需要具备高可靠性,以避免故障和损坏。
最后,嵌入式系统的开发和维护过程常常需要较长的周期和复杂的流程。
嵌入式系统通常需要经过需求分析、硬件设计、软件开发、系统集成和测试等多个阶段。
由于嵌入式系统在应用领域中的特殊性和复杂性,其开发和维护过程相对困难和耗时。
总结起来,嵌入式系统是一种用于特定应用领域的计算机系统,具有实时性要求、资源有限、运行在独立硬件平台上、可靠性要求高、开发维护复杂等特点。
随着科技的进步和应用领域的不断扩展,嵌入式系统在各个领域中得到广泛应用,并不断与其他技术进行结合,使得其在各个领域中都能发挥出更大的作用。
嵌入式系统的定义及特点定义:嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础,软、硬件可裁剪,适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。
特点:(1)嵌入式系统是面向特定应用的。
嵌入式系统中的CPU 是专门为特定应用设计的,具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把通用CPU 中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于整个系统设计趋于小型化。
(2)嵌入式系统涉及先进的计算机技术、半导体技术、电子技术、通信和软件等各个行业。
是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
(3)嵌入式系统的硬件和软件都必须具备高度可定制性。
(4)嵌入式系统的生命周期相当长。
嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,其升级换代也是和具体产品同步进行的。
(5)嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力。
在设计完成以后,用户如果需要修改其中的程序功能,必须借助于一套专门的开发工具和环境。
(6)为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中,而不是存贮于磁盘等载体中。
3.与通用计算机相比,嵌入式系统有哪些特点?答:与通用计算机相比,嵌入式系统有以下特点:(1)嵌入式系统通常是面向特定应用的;(2)嵌入式系统的硬件和软件必须高效率地设计,做到量体裁衣、去除冗余;(3)有实时操作系统的支持;(4)嵌入式系统具有较长的生命周期;(5)嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存储在磁盘等载体中;(6)具有专门的开发工具支持。
操作系统在嵌入式系统中所起的作用EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度作,控制、协调并发活动;它必须体现其所在系统的特征,能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。
嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。
嵌入式系统是以应用为中心,整合了计算机软件、硬件技术,通信技术和微电子技术,嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及应用程序等四个部分组成。
嵌入式操作系统是嵌入式系统应用的核心. 嵌入式操作系统,大大地提高了嵌入式系统硬件工作效率,并为应用软件开发提供了极大的便利。
嵌入式操作系统(嵌入式linux学习)的功能嵌入式操作系统除具备了一般操作系统(嵌入式linux系统)最基本的功能,如任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等外,还有以下两个方面的功能:1. 构成一个易于编程的虚拟机平台嵌入式操作系统构成一个虚拟机平台,EOS把底层的硬件细节封装起来,为运行在它上面的软件(如中间件软件和各种应用软件提供了一个抽象的编程接口。
软件开发在这个编程接口的上进行,而不直接与机器硬件层打交道。
EOS所提供的编程接口实际上就是操作系统对外提供的系统调用函数。
2. 系统资源的管理者嵌入式操作系统是一个系统资源的管理者,负责管理系统当中的各种软硬件资源,如处理器、内存、各种I/O设备、文件和数据等,使得整个系统能够高效、可靠地运转。
操作靈统的作用0帖弗片机安橫:NLJARWt CPU岐为代抡的祝位借入戌魅理精,嵌人式攬作录统箱甘代料怨的由平丨.聲制的盟控程孚或剧雎丹甲|嗟沟亚餐的卑础购碎■•更H軽的屣權人式摄作贏线对应用抨序可觇起刮恥童的作用血同用押即抵面阿掾作系貳圾开发愷用软件,+ 不㈣的踰M松杓嵌扎式处玛器I:移M•戦人成投作幫扯就4竹可的啦卯性I塌川出听和伸操作系统的作用主要体现在两方面:1 •屏蔽硬件物理特性和操作细节,为用户使用计算机提供了便利的)。
计算机问世初期,构越来越复杂。
2 •有效管理系统资源,提高系统资源使用效率如何有效地管理、合理地分配系统资源,提高系统资源的使用效率是操作系统必须发挥的主要作用。
资源利用率、系统吞吐量是两个重要的指标。
Linux与嵌入式使用的uclinux操作系统的关系Linux是一种很受欢迎的操作系统,它与UNIX系统兼容,开放源代码。
它原本被设计为桌面系统,现在广泛应用于服务器领域。
而更大的影响在于它正逐渐的应用于嵌入式设备。
uCIinux正是在这种氛围下产生的。
在uCIinux这个英文单词中u 表示Micro,小的意思,C表示Control,控制的意思,所以uCIinux就是Micro- Control-Linux,字面上的理解就是"针对微控制领域而设计的Linux系统"。
uCIinux是针对控制领域的嵌入式linux操作系统,它从Linux 2.0/2.4 内核派生而来,沿袭了主流Linux的绝大部分特性。
适合不具备内存管理单元(MMU的微处理器/微控制器。
没有MMU 支持是uCIinux 与主流Linux的基本差异。
标准Linux是针对有MMU的处理器设计的。
在这种处理器上,虚拟地址被送到MMU,把虚拟地址映射为物理地址。
通过赋予每个任务不同的虚拟-物理地址转换映射,支持不同任务之间的保护.对uCLinux来说,其设计针对没有MMU的处理器,不能使用处理器的虚拟内存管理技术。
uCLinux仍然采用存储器的分页管理,系统在启动时把实际存储器进行分页。
在加载应用程序时程序分页加载。
但是由于没有MMU管理,所以实际上uCLinux采用实存储器管理策略。
uCLinux系统对于内存的访问是直接的,所有程序中访问的地址都是实际的物理地址。
操作系统对内存空间没有保护,各个进程实际上共享一个运行空间。
一个进程在执行前,系统必须为进程分配足够的连续地址空间,然后全部载入主存储器的连续空间中。
什么是内核?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。
内核,是一个操作系统的核心。
是基于硬件的第一层软件扩充,提供操作系统的最基本的功能,是操作系统工作的基础,它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统,决定着系统的性能和稳定性。
什么是Bootlonder?答案一搜狗百科:启动程序(英语:boot loader ,也称启动加载器,引导程序)位于电脑或其他计算机应用上,是指引导操作系统启动的程序。
引导程序启动方式及程序视应用机型种类而不同。
BIOS开机完成后,bootloader 就接手初始化硬件设备、创建存储器空间的映射,以便为操作系统内核准备好正确的软硬件环境。
BootLoader是依赖于硬件而实现的,特别是在嵌入式领域,为嵌入式系统建立一个通用的BootLoader 是很困难的。
答案二百度百科:Boot Loader 是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。
通过这段小程序,我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。
通常,Boot Loader 是严重地依赖于硬件而实现的,特别是在嵌入式世界。
因此,在嵌入式世界里建立一个通用的Boot Loader几乎是不可能的。
尽管如此,我们仍然可以对Boot Loader 归纳出一些通用的概念来,以指导用户特定的Boot Loader 设计与实现。
使用带uclinux操作系统的嵌入式系统应该注意什么问题?3 uCli nux 的内存管理uClinux同标准Linux的最大区别就在于内存管理。
标准Linux是针对有MMU的处理器设计的。
在这种处理器上,虚拟地址被送到MMU , MMU 把虚拟地址映射为物理地址。
通过赋予每个任务不同的虚拟一物理地址转换映射,支持不同任务之间的保护。
对于uCL in ux 来说,其设计针对没有MMU的处理器,不能使用处理器的虚拟内存管理技术。
uClinux不能使用处理器的虚拟内存管理技术(应该说这种不带有MMU的处理器在嵌入式设备中相当普遍)。
uCli nux仍采用存储器的分页管理,系统在启动时把实际存储器进行分页。
在加载应用程序时程序分页加载。
但是由于没有MMU管理,所以实际上uCI in ux采用实存储器管理策略(realmemeory man ageme nt 。
这一点影响了系统工作的很多方面。
uClinux 系统对于内存的访问是直接的,(它对地址的访问不需要经过MMU,而是直接送到地址线上输出),所有程序中访问的地址都是实际的物理地址。
操作系统对内存空间没有保护(这实际上是很多嵌入式系统的特点),各个进程实际上共享一个运行空间(没有独立的地址转换表)。
一个进程在执行前,系统必须为进程分配足够的连续地址空间,然后全部载入主存储器的连续空间中。
与之相对应的是标准Linux系统在分配内存时没有必要保证实际物理存储空间是连续的,而只要保证虚存地址空间连续就可以了。
此外磁盘交换空间也是无法使用的,系统执行时如果缺少内存将无法通过磁盘交换来得到改善。
uCli nux对内存的管理减少同时就给开发人员提出了更高的要求。
如果从易用性这一点来说,uClinux的内存管理是一种倒退,退回了到了UNIX早期或是Dos系统时代。
开发人员不得不参与系统的内存管理。
从编译内核开始,开发人员必须告诉系统这块开发板到底拥有多少的内存(假如你欺骗了系统,那将在后面运行程序时受到惩罚),从而系统将在启动的初始化阶段对内存进行分页,并且标记已使用的和未使用的内存。
系统将在运行应用时使用这些分页内存。
由于应用程序加载时必须分配连续的地址空间,而针对不同硬件平台的可一次成块(连续地址)分配内存大小限制是不同(目前针对EZ328处理器的uCIinux是128k,而针对Coldfire处理器的系统内存则无此限制),所以开发人员在开发应用程序时必须考虑内存的分配情况并关注应用程序需要运行空间的大小。
另外由于采用实存储器管理策略,用户程序同内核以及其它用户程序在一个地址空间,程序开发时要保证不侵犯其它程序的地址空间,以使得程序不至于破坏系统的正常工作,或导致其它程序的运行异常。
从内存的访问角度来看,开发人员的权利增大了(开发人员在编程时可以访问任意的地址空间),但与此同时系统的安全性也大为下降。
此外,系统对多进程的管理将有很大的变化,这一点将在uCIinux的多进程管理中说明。
4 uCIi nux 的多进程处理uCIinux没有MMU 管理存储器,在实现多个进程时(fork调用生成子进程)需要实现数据保护。
由于uCIinux 的多进程管理是通过vfork来实现,因此fork等于vfork。
这意味着uCIinux系统fork调用完成后,要么子进程代替父进程执行(此时父进程已经sleep )直到子进程调用exit退出;要么调用exec执行一个新的进程,这个时候将产生可执行文件的加载,即使这个进程只是父进程的拷贝,这个过程也不能避免。