關(guān)于個人和無線傳感網(wǎng)操作系統(tǒng)發(fā)展的論述

高敬瑜

[摘 要]考察個人版操作系統(tǒng)DOS發(fā)展歷程及其與之并存的特征和功能，來闡述個人版操作系統(tǒng)在計算機科學(xué)中的重要地位和基礎(chǔ)性作用， 預(yù)測未來無線技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用 ，構(gòu)建一種新的操作系統(tǒng)部分功能模型。

[關(guān)鍵詞]操作系統(tǒng)； DO S；WINDOWS；WSN

中圖分類號： TP212.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（c）-0000-00

1 引言

個人操作系統(tǒng)從最初的功能簡約和穩(wěn)定性版本的不確定，到人性化、個性化，從簡單藍(lán)牙到無線功能的隨時隨地，及大地增加了它的功能的完善和使用的舒適度，隨著無線傳感技術(shù)、操作系統(tǒng)設(shè)計和芯片設(shè)計、制造技術(shù)的發(fā)展，無線移動應(yīng)用將普適化，手機和電腦功能將大部分趨同化，操作系統(tǒng)將為適應(yīng)新應(yīng)用而進(jìn)一步發(fā)展。

2 個人版操作系統(tǒng)發(fā)展歷程及特征功能

2.1個人版操作系統(tǒng)發(fā)展歷程

20世紀(jì)80年代初，DOS操作系統(tǒng)問世，一方面它的開放廉價在性價比上占據(jù)上風(fēng)，另一方面它的商業(yè)運作也掩蓋了蘋果機操作系統(tǒng)的聲譽。著名的版本有DOS3.0和DOS5.0，1993年最終以DOS6.22結(jié)束DOS時代。在DOS不斷更新版本的同時， 微軟也在1985年推出了WINDOWS 1.0，直到1990年的WINDOWS 3.0才成為第一個在家用和辦公室市場上取得立足點的版本。隨后WINDOWS95 、WINDOWS98 、WINDOWS 2000、WINDOWS XP 、WINDOWS7、WINDOWS8依次出現(xiàn)。

2.2 個人版操作系統(tǒng)特征功能

DOS操作系統(tǒng)不能實現(xiàn)多任務(wù)執(zhí)行，尤其是查找文件目錄是令人感到厭煩的事情，不支持鼠標(biāo)、單進(jìn)程和查詢文件目錄是DOS操作系統(tǒng)的三大弱點，這在WINDOWS系統(tǒng)中全部解決。WINDOWS系統(tǒng)的多任務(wù)執(zhí)行功能、界面可視化、操作鼠標(biāo)化、文件移動拖動化使操作系統(tǒng)進(jìn)入新的時代，文件拷貝與拖動是其優(yōu)點中的翹楚。同時 ，DOS和WINDOWS也常常在工業(yè)控制中大顯身手。

3 個人操作系統(tǒng)應(yīng)用場景

3.1辦公自動化的基礎(chǔ)

上一世紀(jì)除了我們大家熟知的DOS下的WPS，從微軟本身所帶的text editor 文本編輯軟件到WINDOWS 下的WORD 和OFFICE 辦公套件中MICROSOFT WORD ，還有應(yīng)用蘋果機上的LOTUS 123 ，為我們方便和自動化處理編輯和打印文檔做出了巨大貢獻(xiàn)，使文檔編輯和打印進(jìn)入了自動化時代。今天的OFFICE 辦公套件更使我們制作編輯文本、PPT、電子表格隨心所欲。

3.2 因特網(wǎng)的基石

今天，中國網(wǎng)民將近7億，大家上網(wǎng)用的帶有瀏覽器的微軟操作系統(tǒng)幾乎都是WINDOWS系列，互聯(lián)網(wǎng)在時間、地點、工具上方便了人們交互，加大了人們通信的深度和廣度，提供了人們學(xué)習(xí)的新環(huán)境，增強了人們商業(yè)運行的自由度，前所未有的改變了人們生活、工作和思維方式。隨著各種與時俱進(jìn)的應(yīng)用軟件的精準(zhǔn)開發(fā)和應(yīng)用，會以幾何增長速度和深度改變?nèi)藗儗W(xué)習(xí)和思維的方式方法，當(dāng)前尤其出現(xiàn)的大數(shù)據(jù)、云計算和深度學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用雛形給出了雄辯和強有力的初步證明，已經(jīng)帶來的無限未知美好前景的曙光正噴薄而出。

3.3 工業(yè)控制的幫手

在工業(yè)控制上DOS和WINDOWS已經(jīng)大顯身手，不少醫(yī)用放射設(shè)備上有的時候跑的就是Windows系統(tǒng)。，Windows以它一致的圖形界面風(fēng)格、完善的內(nèi)存管理、友會直觀的操作方式，折服了以事務(wù)處理為主的各個行業(yè)。Windows程序設(shè)計方法與MS-DOS程序設(shè)計方法不同MS-DOS是過程控制，，Windows是事件驅(qū)動的，事件驅(qū)動程序是由事件的發(fā)生來控制， 不是由事件的順序來控制，而事件驅(qū)動程序的設(shè)計是以一種非順序的方式處理事件，Windows應(yīng)用程序通過對由事件產(chǎn)生的消息的處理來實現(xiàn)特定功能，例如柴油發(fā)電機組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

3.4無線技術(shù)的個人應(yīng)用

今天， win7系統(tǒng)能實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)連接及局域網(wǎng)連接、WLAN安全，使無線網(wǎng)絡(luò)在學(xué)習(xí)、生活中得到更廣泛的應(yīng)用。WINDOWS 以前的WiFi接入， 只能顯示無線網(wǎng)絡(luò)的SSID，無線信號強度視圖并不準(zhǔn)確， 用戶不能判斷WiFi網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的好壞。而Windows 10提供的WiFi接入應(yīng)用程序——WiFi Commander不僅適用于筆記本用戶，同樣適用于手機等移動終端用戶。

4 無線傳感操作系統(tǒng)概述

4.1 WSNOS的特性

同其他操作系統(tǒng)一樣，WSNOS是為了方便開發(fā)應(yīng)用，提供物理設(shè)備的抽象和高協(xié)調(diào)性的通用函數(shù)實現(xiàn)。它的獨特性在于，資源極端受限（處理器速度、存儲器大小、內(nèi)存大小、通訊帶寬、資源數(shù)量以及電源受限），設(shè)備特殊性和缺乏一致的抽象層次。WSN操作系統(tǒng)的設(shè)計策略必須是一個資源庫，從中抽取一部分組成應(yīng)用，提供有限資源的并發(fā)，而不是提供接口或形式。

4.2 伯克利TinyOS簡介

Tiny OS是UC Berkeley（加州大學(xué)伯克利分校）開發(fā)的開放源代碼操作系統(tǒng)，專為嵌入式無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，操作系統(tǒng)基于構(gòu)件（component-based）的架構(gòu)，更新快。Tiny OS功耗較低，應(yīng)用代碼短，特別適合傳感器這種受內(nèi)存、功耗限制的設(shè)備；提供的組件包括：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、分布式服務(wù)器、傳感器驅(qū)動及數(shù)據(jù)識別工具等；基地中心控制，聚集和處理各子節(jié)點采集到的信息，由各個節(jié)點通過無線網(wǎng)絡(luò)互相傳遞，最后達(dá)到協(xié)同一致的目的。

4.3 ZIGBEE簡介

ZigBee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴展。其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、短時延、低功耗、低數(shù)據(jù)速率。ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點，最多一個主節(jié)點可管理254個子節(jié)點；同時主節(jié)點還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理，最多可組成65000 個節(jié)點的大網(wǎng)。

5 宏無線傳感操作系統(tǒng)模型

在未來新的無線傳感操作系統(tǒng)的設(shè)計中，我們應(yīng)兼顧以前操作系統(tǒng)的優(yōu)點，采取合適平衡的策略，實現(xiàn)以下功能。

5.1混合調(diào)用

過去的無線傳感操作系統(tǒng)要么是事件驅(qū)動型，要么是線程搶占型，如果綜合事件驅(qū)動編程和多線程編程成為一個模型，會增加操作系統(tǒng)應(yīng)用靈活性。關(guān)鍵問題是要設(shè)計合理調(diào)度策略，解決內(nèi)存多占用問題。

5.2實時性優(yōu)化

基于事件驅(qū)動和多線程搶占的模型會降低系統(tǒng)的實時性，要解決此問題，必須限制優(yōu)先級個數(shù)，還要發(fā)揮事件驅(qū)動實時性優(yōu)勢，必須在算法上滿足節(jié)點實時性反應(yīng)。

5.3模塊可載入性

采用常用的內(nèi)存頁面管理算法，實現(xiàn)模塊可動態(tài)載入，增加系統(tǒng)的可擴展性。要解決模塊載入占用帶寬和類似內(nèi)存頁面管理“抖動”現(xiàn)象。

6 結(jié)束語

以上是對個人版操作系統(tǒng)的回顧和無線傳感網(wǎng)操作系統(tǒng)的綜述，提出了一種新的無線傳感網(wǎng)操作系統(tǒng)的設(shè)計模型。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 董瑋.面向無線傳感網(wǎng)絡(luò)的嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計.[M].浙江大學(xué).2010