基于Win CE系統(tǒng)的應用研究

劉懿嶙 謝長睿

摘要：Windows CE作為系統(tǒng)是為Windows家族中的新成員，是設(shè)計給掌上型電腦所使用的電腦環(huán)境。這樣的系統(tǒng)可以使完整的可攜式技術(shù)與現(xiàn)在擁有的Windows桌面技術(shù)整合工作。Windows CE被設(shè)計成為針對小型設(shè)備的通用操作系統(tǒng)。為了足夠的方便來能夠適應廣泛產(chǎn)品的需求，Windows CE采用標準模式，這樣就可以讓某些模式的來通過這樣的一套工作利用便捷做出選擇。

關(guān)鍵詞：Windows CE;可攜式技術(shù);通用操作系統(tǒng)

前言

Windows CE是一個32位、多任務、多線程的操作系統(tǒng)，其開放式的設(shè)計結(jié)構(gòu)適用于各種各樣的設(shè)備，它這樣的系統(tǒng)擁有這很多獨特的特點。例如，它是一種可以壓縮和升級的軟件系統(tǒng)，如果在小內(nèi)存條件下，也能夠完美的提供比較高的性能。CE還擁有著攜帶方便和能夠運行在多種微處理器。它的高效和完美的電源系統(tǒng)能夠讓移動設(shè)備的電池壽命延長很久。因為它本身支持的是標準系統(tǒng)，所以就可以很方便地去進入Internet來發(fā)送和接受電子郵件。

一、Windows CE的歷史背景

最早的系統(tǒng)版本是在1996年之后才發(fā)布的，從這開始，微軟就開始不停的更新版本，一直到現(xiàn)在的最新版，來適應市場用戶的不同需求。1997年，帶有網(wǎng)絡(luò)支持的CE2.0被微軟發(fā)布。Windows中標準的網(wǎng)絡(luò)功能和通用的NE2000網(wǎng)卡驅(qū)動支持隨之到了1998年的8月份，再次發(fā)布了H/PC配套的操作系統(tǒng)2.11版本。該系統(tǒng)更新了它的存儲功能，文件大于4M。命令解釋器的cmd.exe來支持MS-DOS的命令，以至于后續(xù)的Fast IR來維持紅外線的運行。這套版本的最完美表現(xiàn)在它的IP多點傳送。隨后2000年的3.0版本隨之問世，微軟大大的提高了這個系統(tǒng)的內(nèi)核來更好的支持256個線程調(diào)整線程周期的優(yōu)先級。2003年的第二個季度的4.2版本發(fā)布，其中API的菜單條和輸入法等精簡框架都被完美構(gòu)筑在中。2004年的7月份，5.0版本正是發(fā)行，能夠處理多媒體和Web瀏覽的功能，其他設(shè)備與其互聯(lián)的時候加強操作性。2006年的6.0上市操作支持著NDIS miniport驅(qū)動模式。當然了也就是這個6.0讓微軟不但擁有了自己獨特的新版系統(tǒng)還讓其的資源共享發(fā)表它所屬的核心源代碼。使很多的IDE成為VS2005的嵌入式開發(fā)廠商擁有的一個基本插件。2011年的7.0系統(tǒng)則是盡善盡美地適用于很多醫(yī)療設(shè)備，工業(yè)設(shè)備，零售系統(tǒng)和平板電腦。

二、Windows CE的中斷處理

（一）中斷體系結(jié)構(gòu)

中斷過程被其分為了兩個部分，其中當出現(xiàn)中斷時，相應的ISR被內(nèi)核相應的調(diào)用，來盡可能保存短的內(nèi)核模式為中斷處理模式。內(nèi)核收到一個最小處理的ISR來返回一個合適的IST上，然后檢查ID號來等待事件服務線程的發(fā)生。IST開始執(zhí)行等待停止然后中斷的發(fā)生處理程序。

（二）中斷延遲

這里的中斷延遲也能夠分為兩個部分，其中從開始發(fā)生中斷時算起，到ISR把命令開始執(zhí)行時的間隔成為第一個延遲被稱作ISR延遲。當然了發(fā)生延遲就得存在著原因，其中因素涵蓋很多，首先是中斷系統(tǒng)被關(guān)閉，處理器不會產(chǎn)生異常狀態(tài)而且機器指令都被中斷處理器檢查來調(diào)用移動指令長字符鎖定中斷。然而第二個是從發(fā)生中斷開始計算最后到IST的第一行代碼存在執(zhí)行時的時間間隔稱作是第二個IST延遲。

三、Windows CE的進程和線程

（一）CE的進程

一個正在運行的一個進程應用基本是兩個部分組成的。其中操作系統(tǒng)的管理內(nèi)核對象和地址空間擁有的進程。其中地址空間的存在讓代碼靜態(tài)數(shù)據(jù)段都要從執(zhí)行方面來看的話，應用程序的一個或者多個線程都是一個完美的執(zhí)行單元，基本的線程操作系統(tǒng)都是來進行一個線程地址空間來訪問分配的。而控制執(zhí)行CPU的基本單位則是一種能夠單元的執(zhí)行代碼。

（二）CE的線程

任務操作在調(diào)度過程中的CE. NET是一個搶占系統(tǒng)。搶占多任務多，系統(tǒng)優(yōu)先級列表是一個當前所有線程的，所有的線程的優(yōu)先級排列顧序是當內(nèi)核的調(diào)度中斷發(fā)生時，排列順序會被調(diào)度線程所有系統(tǒng)重新安排的。其中256個優(yōu)先級的線程高度是0的優(yōu)先級最高，255則是最低。實時性的調(diào)度系統(tǒng)CE. NET具有保證髙優(yōu)先級線程時間片先運行的機智。所以低優(yōu)先級線程才能得到阻塞必須在前者才能夠終止占有CPU相同優(yōu)先級。其中的線程一旦發(fā)生中斷，內(nèi)核會終止程序死鎖和阻塞低線程的暫停，來讓髙優(yōu)先級線程其他相同占有時間時的共同隨機運行，直到具有使用完了 設(shè)置為0的時間片內(nèi)阻塞。睡眠OEM可以更改優(yōu)先級的線程。內(nèi)核限制線程占有CPU的時間，那么CPU時間片其他相同會占有時間片這個值，甚至CPU時間片設(shè)置為0會出現(xiàn)程序死鎖的情況。臨界區(qū)鎖定線程2這次進入了一個臨界區(qū)內(nèi)的資源是運行的機智不會被其他線程訪問的，當臨界區(qū)正運行時，線程1時間片釋放在中運行狀態(tài)，阻塞狀態(tài)的資源被線程2來放開。

四、Windows CE的內(nèi)存管理

（一）進程空間地址結(jié)構(gòu)

CE系統(tǒng)又把從0x80000000?0x80000000的2G用戶空間分為64個槽（Slot），一個槽（Slot）占用32MB的地址空間，其中前33個Slot（0x00000000?0x42000000）作為進程空司：當一個進程啟動時，內(nèi)核選擇一個沒有被占用的槽作為這個進程的地址空間。當前運行進程（Currendy Running Process）其中0x0000000?CxOlFFFFFF這個槽稱為Slot 0，Slot 0作為當前運行進程的地址空間。當一個進程即將得到CPU控制權(quán)時，將其整個地址映射到Slot0。這個進程被分配一個槽后，槽內(nèi)按由低地址到高地址順序依次存放的數(shù)據(jù)位代碼段、靜態(tài)數(shù)據(jù)段、堆、棧，棧之后的空間為所有DLL保留。

（二）堆和棧的內(nèi)存分配

連續(xù)的較大的地址堆是一段虛擬空間。應用程序內(nèi)存頁為單位在堆中可以動態(tài)地分配，釋放在堆內(nèi)分配內(nèi)存塊可以是任意大小的，而直接分配內(nèi)存就必須以每個內(nèi)存頁所需大小的內(nèi)存塊。可能是ikb、4kb或并且保留頂部2KB更多。棧和堆相比空間要小的多，它是專為函數(shù)使用的。棧的大小和CPU有關(guān)，一般為64KB，為了防止溢出。實際開發(fā)中，不要在一段連續(xù)的虛擬地址空間棧中分配很大和很多的內(nèi)存塊。因為分配的內(nèi)存塊超過了默認棧的限制，就會引起非法訪問進程的異、常中止并且造成。

參考文獻：

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[2]? 林濤.《嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE的研究》.微計算機信息，2006。

[3]? 鄧亞明.《嵌入式操作系統(tǒng)比較研究中國髙新技術(shù)企業(yè)》，2008。

（作者單位：華北水利水電大學）