嵌入式系统开发概述
(_建议了解嵌入式系统先了解一下操作系统以及计算机原理)
1、嵌入式系统的定义
技术角度:以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,应用系统对对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊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。
系统角度:嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。
2、实时
定义:实时是指在规定的时间里完成相应的动作。嵌入式系统!=实时系统
分类:硬实时:没有满足指定的时间约束会导致灾难性后果
软实时:没有在规定的时间里完成会导致灾难性后果
3、操作系统
1、定义:OS是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源,并合理的组织调度计算机的工作和资源分配,提供用户和其他软件方便夫人接口和环境,同时也是计算机系统中最基本的系统软件。
2、功能:a、管理系统资源。处理机管理,存储器管理,文件管理,设备管理。
b、作为用户与计算机硬件之间的接口(脱机:没有连接网络;联机:指两台或者两台以上的计算机相互通信;联机命令:命令给一句执行一句;脱机命令:给一堆命令执行一堆命令)。提供命令借口(包括联机命令接口、脱机命令接口)、程序接口、GUI。
c、作为最接近硬件的层次,实现对硬件的扩展。
3、四个基本特征
a、并发:两个或多个事件同一时间间隔内发生,在宏观同时,在微观交替,操作系统的并发性是指计算机系统同时存在多个运行的程序。
b、共享:系统中的资源可提供多个并发执行的进程同时使用(互斥共享方式,同时共享方式)
c、虚拟:空分复用技术(虚拟存储器技术)、时分复用技术
d、异步:多个程序并发执行,但是资源有限,进程不是一直执行,二十断断续续的执行,不可预期。
4、发展和分类(主要的)
a、批处阶段:推挤的IO技术监督程序负责控制作业的IO
单道批处理系统:内存中有且只有一个程序运行,只有程序运行完才能进去下一个程序,CPU有大量的时间等待IO完成,资源利用率很低。
多道批处理系统:多道程序并发执行,共享计算机资源,用户响应时间长,没有人机交互的功能。
b、分时操作系统:计算机以时间片为准,轮流为各个用户服务。无法区分紧急处理的作业,操作系统对每个用户都是公平的,循环为每个用户服务一个时间片,不区分任务的紧急性没实现人机交互。
d、实时操作系统:能够响应一些紧急的任务,某些紧急的任务不需要排队,能够及时响应并且处理完事件。
5、运行机制和体系结构
a、两种指令—指处理器CPU能识别并且执行的最基本的指令
特权指令:如内存清零的指令(不允许用户程序使用)
非特权指令:如普通的运算指令
b、两种处理器状态
用户态(目态):此时CPU执行的非特权指令
核心台(管态):特权指令非特权指令都可以执行
c、两种程序
内核程序:操作系统的内核程序是系统的管理者,即可以执行非特权指令又可以执行特权指令,运行在核心态。
应用程序:普通程序只能执行非特权指令,运行在用户态。//运行机制
d、操作系统的内核
内核是计算机上配置的底层软件,是操作系统最基本最核心的部分。实现操作系统内核功能的程序就是内核程序。
时钟管理:实现计时功能
原语:是一种特殊的程序,是最接近硬件的部分,这种程序的运行具有原子性。
对系统资源进行管理的功能:进程管理、存储器管理、设备管理
f、大内核:包括进程管理、存储器管理、设备管理和时钟管理,中断处理,原句
微内核:包括时钟管理、中断处理、原句。
6、中断和异常
a、产生:早期的计算机程序只能串行执行,系统利用率极低,为了解决该问题,引入终端,实现多道程序的并发执行。(用户态到核心态是
只能通过中断实现,核心态到用户态通过执行特权指令,将程序状态PSW的标志位设置为用户态)
b、分类:内中断(自愿中断:指令中断;强迫中断:硬件故障、软件中断),外中断(外设请求:IO操作完成发出的中断信号;人工干预:用户强行中断一个进程)
3、内存三级关系
计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级。高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。辅助存储器用于扩大存储空间。
(后期待补充)
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