計算機嵌入式操作系統研究

　　摘要：嵌入式操作系統是嵌入式系統的靈魂，它減少了嵌入式系統開發的工作量，很大程上提升了嵌入式系統的開發效率，并使系統開發更具科學性，為嵌入式系統的發展奠定了良好基礎。本文簡單的介紹了嵌入式操作系統的概念，主要特點，以及分類，最后介紹了嵌入式操作系統的實現方法以及注意事項。
　　關鍵詞：嵌入式系統 嵌入式操作系統 分類 特點 實現方法
　　中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　隨著嵌入式系統越來越復雜，操作系統也顯得越來越重要，于是就出了嵌入式操作系統。嵌入式操作系統ESO(Embedded Operating System)是嵌入式硬件及軟件系統的極為重要的組成部分，一般包含與硬件相關的底層驅動軟件、系統內核、設備驅動接口、通信協議、圖形界面、標準化瀏覽器等Browser。以下將詳細介紹嵌入式操作系統的相關特點、分類、實現方法。
　　1 嵌入式操作系統的特點
　　嵌入式系統的全部軟、硬資源均由嵌入式操作系統進行分配、調度、控制以及協調。嵌入式操作系統必須體現其所在系統的特征，可以某些模塊的裝卸來實現系統所要求的功能。因此嵌入式操作系統除了具備一般操作系統所具備的特點外，還具備以下特點：
　　（1）體積小巧
　　嵌入式系統所提供的資源比較有限，為滿足其硬件的限制，嵌入式操作系統就一定要做到小巧
　　（2）可裝卸性
　　嵌入式操作系統的體系結構具有開放性、可伸縮性，可根據應用要求進行裝卸，對相應的模塊進行去除或者簡化，極大的滿足了嵌入式系統需要根據應用要求進裝卸的功能需求。此特征在嵌入式系統的模塊劃分中需事先考慮周到。
　?。?）強實時性
　　在當今信息時代，人們為了為進一步決策爭取時間，對信息處理的時效性要求要高。因此嵌入式系統工作對實時性的要求也較高，它是用來評價操作系統的一個重要方面。而嵌入式操作系統實時性一般較強，適用于各種設備控制中。
　?。?）統一的接口
　　嵌入式操作系統可的供各種設備的驅動接口。隨著各類嵌入式操作系統的開發，考慮到為嵌入式應用軟件的設計者提供統一的服務接口，就必須約定嵌入式系統提供的接口，從而為嵌入式應用軟件的運行提供無關性平臺。
　　（5）操作簡便，易學
　　嵌入式操作系統所提供的GUI圖形界面，操作方便、簡單、友好，易學易用。
　　（6）網絡功能強大
　　嵌入式操作系統對TCP／IP協議及其它協議都支持，并且為TCP／UDP／IP／PPP協議提供支持以及統一的MAC訪問層接口，網絡功能很強大，為各種移動計算設備預留接口。
　?。?）弱交互性
　　一般嵌入式系統的工作過程不需要人進行干預。ESO的用戶接口也大多不提供操作命令，它直接通過系統調用命令為用戶程序提供服務
　?。?）強穩定性
　　嵌入式系統一量開始正常運行就不再要人人進行過多的干預，在這種情況下，就對負責系統管理的嵌入式操作系統的穩定性提出了較高的要求。
　?。?）固化代碼
　　在嵌入系統中，EOS及應用軟件均被固化在嵌入式系統計算機的ROM中。嵌入式系統中很少用到輔助存儲器，而用各種內存文件系統，所以EOS的文件管理功能也較容易白拆卸。
　　2 嵌入式操作系統的分類
　　當前，常用的嵌入式操作系統可分為：商用系統、專用系統以及開放系統三大類
　?。?）商用嵌入式操作系統
　　商用嵌入式操作系統功能較強大，輔助工具較齊全，可應用的范圍也較廣，在許多領域都有應用，例：WircroSoft的Windows CE 、WindRiver的vxWorks、EPSON的ROS33、CoreTek的DeltaOS 、pSOS+、3Com的Palm OS、以及中科院的Hopen等。
　?。?）專用嵌入式操作系統
　　專用嵌入式操作系統一般不對用戶公開，它是一些專業的公司針對該公司產品所特制的嵌入式操作系統。專用嵌入式操作系統功能相對較弱，但具有較強的針對性，而且比普通的商用嵌入式操作系統更加安全可靠。
　　（3）開放嵌入式操作系統
　　開放嵌入式操作系統是近年來迅速發展的一類操作系統。因為應用系統的開發者可免費得到這些系統的源代碼，因此開發難度低。但開放嵌入式操作系統的功能簡單、技術支持以及系統的穩定性也相對較差，因此對對應用系統開發者提出了較高的要求。
　　3 嵌入式操作系統的實現
　　當前，國際上涌現了許多功能較強的嵌入式操作系統，這些操作系統所采用的體系結構以及技術手段各有特色，我們可能通過對這些嵌入式操作系統的思路進行分析從而找到解決在嵌入式操作系統開發過程中所出現的困難的方法。
　?。?）主機、目標機的體系結構
　　當前許多嵌入式操作系統在開發過程中都采取了主機、目標機的設計方法。眾所周知，凹凸于嵌入式開發的工具的欠缺并且難以掌控，從而增加了嵌入式系統開發的難度。而主機、目標機關體系結構是將開發工具放在主機上，目標機上則放操作系統的核心模塊，操作系統則支持跟蹤調式。如此，設計者便可在目標機上對操作系統及應用軟件進行運行，而開發、調試就通過主機，使開發的過程變得相對簡單。
　　（2）劃分模塊
　　嵌入式系統在許多領域都有應用，就不同的應用目的擁有不同的功能、結構，從而導致了用于不同的嵌入式系統的嵌入式操作系統的不同。因此，在設計嵌入式操作系統時應充分的考慮到系統的功能與結構的劃分，從而增加嵌入式系統操作的適用性及靈活性。當前，增強操作系統的模塊性是嵌入式操作系統發展的一個總趨勢。其具體的實現方法就是將操作系統一些核心的功能獨立出來，做單獨立的方便拆卸的模塊。
　?。?）充分利用現有資源
　　雖然當今軟件技術已高度發達，但從頭設計一個操作系統也需要較長的時間，因此為減少操作系統開發的工作量可充分利用現有的資源進行設計。
　?。?）制定API標準
　　為實現嵌入式操作系統的透明性以及無關性，方便用戶的使用，就需要給用戶提供標準以及實用的應用程序接口（API）
　　通過以上方式便可實現嵌入式操作系統，另在設計嵌入式操作系統時還需遵循以下原則：充分利用相關的計算機技術使得所設計的操作系統具有較高的性價比；要考慮到操作系統與嵌入式系統的匹配性；在滿足嵌入系統功能的同時要盡可能簡單，從而節約系統開銷費用。
　　結語：嵌入式操作系統雖然發展較迅速，有其獨特的優點，但發展尚未成熟，因此在設計的過程中，還需對設計思路進行總結創新，對實現方法進行完善。
　　
　　
　　參考文獻
　　[1] 陳丹桂.嵌入式系統綜述[J]. 科技經濟市場.2007(04)
　　[2] 黃昆.細看嵌入式操作系統[J]. 中國計算機用戶. 2006(36)
　　[3]陶品.嵌入式系統 第三講 嵌入式操作系統中的關鍵技術[J].世界電子元器件.2006(04)