細(xì)看嵌入式操作系統(tǒng)
嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心,而嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中的核心。
嵌入式系統(tǒng)是一種應(yīng)用范圍非常廣泛的系統(tǒng),可以這樣理解,除了桌面計算機(jī)和服務(wù)器外所有計算設(shè)備都屬于嵌入式系統(tǒng)。從便攜式音樂播放器到航天飛機(jī)上的實時系統(tǒng)控制都屬于嵌入式系統(tǒng)。
“嵌入式系統(tǒng)從技術(shù)上有人把它說得很玄,給人的感覺就好像是一項最新技術(shù),其實不是這樣的?!敝袊浖袠I(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會副理事長兼秘書長郭淳學(xué)告訴記者。
從上世紀(jì)80年代,英特爾研制出了4004微處理器開始,嵌入式系統(tǒng)就開始應(yīng)用了,后來又出現(xiàn)了單片機(jī),嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開始變得廣泛。新、老一代嵌入式系統(tǒng)的區(qū)別在于軟件方面有無操作系統(tǒng)支持。另外,新一代嵌入式系統(tǒng)在集成度方面也提高很多。
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,整合了計算機(jī)軟件、硬件技術(shù),通信技術(shù)和微電子技術(shù),嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序等四個部分組成。而嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的核心。
走出認(rèn)識誤區(qū)
嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded Operating System)是一種實時的、支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件,它是嵌入式系統(tǒng)(包括硬、軟件系統(tǒng))極為重要的組成部分,通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器Browser等。
“目前社會上對嵌入式操作系統(tǒng)的認(rèn)識有一些誤區(qū),一些人認(rèn)為沒有操作系統(tǒng)就不能稱作嵌入式系統(tǒng),我覺得這種提法不準(zhǔn)確?!惫緦W(xué)指出。
早期大部分的嵌入式系統(tǒng)并不需要操作系統(tǒng),這和應(yīng)用的功能有關(guān)系, 例如洗衣機(jī)、微波爐等,這樣的系統(tǒng)只需要一道控制程序管好幾個按鍵、指示燈和數(shù)碼管就可以了。
以前許多MCS51系列單片機(jī)組成的小系統(tǒng)就只是利用軟件實現(xiàn)簡單的控制環(huán)路。加之微處理器等硬件的限制,如: 微處理器只有4位或8位, 內(nèi)存太小等, 根本沒有操作系統(tǒng)生存的空間。
“近年來,信息家電、數(shù)碼產(chǎn)品、智能手機(jī)及各種掌上型多媒體設(shè)備成為IT產(chǎn)業(yè)的潮流,操作系統(tǒng)就顯得很必要?!?
實時多任務(wù)特點
目前,嵌入式操作系統(tǒng)的品種較多,僅用于信息電器的嵌入式操作系統(tǒng)就有40種左右,其中較為流行的主要有: Windows CE、Palm OS、Real-Time Linux、VxWorks、pSOS、PowerTV等。
與通用操作系統(tǒng)相比較,嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點。
大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是實時系統(tǒng),而且多是強(qiáng)實時多任務(wù)系統(tǒng),要求相應(yīng)的嵌入式操作系統(tǒng)也必須是實時操作系統(tǒng)。
實時操作系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)的一個重要分支已成為研究的一個熱點,主要探討實時多任務(wù)調(diào)度算法和可調(diào)度性、死鎖解除等問題。
特殊的開發(fā)調(diào)試環(huán)境。提供完整的集成開發(fā)環(huán)境是每一個嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員所期待的。一個完整的嵌入式系統(tǒng)的集成開發(fā)環(huán)境一般需要提供的工具是編譯/連接器、內(nèi)核調(diào)試/跟蹤器和集成圖形界面開發(fā)平臺。其中的集成圖形界面開發(fā)平臺包括編輯器、調(diào)試器、軟件仿真器和監(jiān)視器等。
嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點,能有效管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源,并且把硬件虛擬化,使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動程序移植和維護(hù)中解脫出來。
發(fā)展需要創(chuàng)新
國外嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成熟,國內(nèi)的嵌入式操作系統(tǒng)因為起步較晚,目前研究開發(fā)主要是基于國外操作系統(tǒng)二次開發(fā)和自主開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)兩種類型。
“國內(nèi)廠商在嵌入式操作系統(tǒng)的研發(fā)上一定要有自主知識產(chǎn)權(quán),要有創(chuàng)新,應(yīng)該鼓勵企業(yè)申請專利,避免一些重復(fù)建設(shè)?!惫緦W(xué)認(rèn)為。
隨著嵌入式系統(tǒng)的功能日趨復(fù)雜,硬件所提供的條件也逐步完善,選擇嵌入式操作系統(tǒng)也就顯得越發(fā)要了。
到了高端產(chǎn)品的階段,采用商業(yè)化嵌入式操作系統(tǒng)是最經(jīng)濟(jì)可行的方案,而這個階段的應(yīng)用也為嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展指出了方向。
“雖然暫時還沒有領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢,但從人員素質(zhì)來看,國內(nèi)從業(yè)人員技術(shù)開發(fā)實力素質(zhì)和技術(shù)實力還是很不錯的。如果能進(jìn)行廣泛的社會培訓(xùn),加之嵌入式軟件的市場和發(fā)展空間都很大。嵌入式系統(tǒng)會有很廣闊的前景?!惫緦W(xué)說.
嵌入式市場會對嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展不斷提出需求,因此嵌入式軟件會變得更加先進(jìn)。它會向智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向進(jìn)一步發(fā)展。
中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會副理事長兼秘書長
郭淳學(xué)
■ 移動終端帶動應(yīng)用
手機(jī)作為人們通話、娛樂、獲取信息的重要工具之一,深受到人們的喜愛。智能手機(jī)一詞近兩年來也頻繁出現(xiàn),百度一下“智能手機(jī)”,搜索到相關(guān)網(wǎng)頁竟達(dá)約八百多萬篇。
智能手機(jī)提供了足夠的屏幕尺寸和帶寬,既方便隨身攜帶,又為軟件運行和內(nèi)容服務(wù)提供了廣闊的舞臺,很多增值業(yè)務(wù)可以就此展開,如:股票、交通、商品、應(yīng)用程序下載、音樂圖片下載等。
智能手機(jī)之所以具有如此強(qiáng)大的功能,這與它采用了功能強(qiáng)大的嵌入式操作系統(tǒng)不無關(guān)系。
手機(jī)中嵌入式操可以分為兩大部分:一部分為操作系統(tǒng)內(nèi)核,即實時執(zhí)行程序;另一部分是輸入輸出部分(I/O)。而嵌入式系統(tǒng)對I/O的需求通常來講都比較小,因此很多手機(jī)操作系統(tǒng)本質(zhì)上就是一個實時執(zhí)行程序。
手機(jī)操作系統(tǒng)具有操作系統(tǒng)的基本特征,它可以有效地管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源;能夠把硬件虛擬化,尤其面對日趨增多的嵌入式處理器,如果與常用的桌面操作系統(tǒng)相比,手機(jī)操作系統(tǒng)在占用存儲空間、可靠性等方面卻具有非常鮮明的特征。
“但是,從手機(jī)行業(yè)來說,由軟硬件組成的系統(tǒng),絕大部分又都不是國產(chǎn)的。嵌入式軟件是由操作系統(tǒng)和許多應(yīng)用軟件組成的,所以就整個嵌入式系統(tǒng)而言,完全國產(chǎn)的還很少。”郭淳學(xué)說。
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