嵌入式操作系统 (Embedded Operation System, EOS) 是一种用途广泛地系统软件, 就是将一套计算机控制的系统嵌入到已经具有某种完整的特定的功能的系统内, 用来实现对原有系统的计算机控制, 是被嵌入到电子设备中的专用计算机系统。
它以计算机技术为基础, 应用为中心, 软硬件都可以剪裁, 适用于各种应用系统。它没有统一的外观, 不以独立的物理形态出现, 它的部件根据主体设备和应用的需要嵌入在设备内部, 完成运算、处理、存储及控制的功能。为了提高执行速度和系统可靠性。
嵌入式系统通常由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式系统以及用户应用软件等组成。
从体系结构上看, 嵌入式系统的构架一般包括了嵌入式处理器、支撑硬件、嵌入式软件这三部分。
嵌入式处理器和一些外围设备构成硬件平台。嵌入式处理器通常是单片机或微控制器。嵌入式应用程序支撑软件平台。嵌入式软件包括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件等。
一般不同的系统需要设计不同的嵌入式应用程序, 该程序利用操作系统完成特定功能的嵌入式应用, 都运行于操作系统之上。
实时嵌入系统是为执行特定功能而设计的, 在实时系统中, 如果系统在指定的时间内未能实现某个确定的任务, 则系统被称为硬实时系统。而在软实时系统中, 虽然响应时间同样重要, 但是超时却不会导致致命错误。当前最常用的嵌入式操作系统可分为:商用系统、专用系统、开放系统。
(1) 商用嵌入式操作系统。
商用嵌入式操作系统功能较强大, 辅助工具较齐全, 可应用的范围较广, 系统资源相对有限, 应用于许多的领域。例:Wircro Soft的Windows CE、中科院的Hopen等。
(2) 专用嵌入式操作系统。
专用嵌入式操作系统一般对用户不公开, 它是一些专业公司针对该公司的产品所特制的嵌入式操作系统。功能相对较弱, 但具有较强的针对性, 比普通的商用嵌入式操作系统更加安全可靠。
(3) 开放嵌入式操作系统。
开放嵌入式操作系统是近年来迅速发展的一类操作系统。但开放嵌入式操作系统的功能简单、技术支持以及系统的稳定性也相对较差, 对实时任务有很强的支持能力, 能完成多任务并且有较短的, 因此对应用系统开发者提出了较高的要求。
(1) 系统内核小。
嵌入式系统大多数是应用于小型的电子装置, 系统资源是相对有限的, 内核要相对小于传统的操作系统。
(2) 强实时性。
系统和硬件的结合非常紧密, 就必须使用多任务的操作系统。嵌入式系统可以没有操作系统直接在芯片上运行;一般要针对硬件进行系统的移植, 即使在同一品牌产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。
(3) 专用性强。
嵌入式系统的个性化很强, 一般没有系统软件和应用软件的明显区分, 不要求其功能设计及实现上过于复杂, 软件系统和硬件的结合非常紧密, 即使在同一系列产品中也需要根据系统硬件的变化不断的进行修改。
(4) 统一的接口。
嵌入式应用软件的设计者提供统一的服务接口, 就必须约定嵌入式系统提供的接口, 软件要求固态存储, 以提高速度;要求高质量和高可靠性。
(5) 操作简便、易学。
嵌入式操作系统所提供的Gu I图形界面, 在这些系统中, 计算机用于总体控制和监视, 而不是对单个设备直接控制。
(6) 网络功能强大。
嵌入式操作系统对TCP/IP等协议都支持, 网络功能很强大为各种移动的计算设备预留接口。
(7) 强稳定性。
嵌入式操作系统运行时就不再要求人进行过多的干预, 在这种情况下, 对系统管理员提出了很高的要求。嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中。
(8) 固化代码。
在嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起, 所以EOS的文件管理功能也较容易被拆卸。
嵌入式系统的兴起是从1971年以第一个微处理器4004开始的, 而今微处理器蓬勃发展, 正在逐渐地改善着人们的生活。嵌入式系统正从研究的领域向实际的应用领域的发展, 出现了各种嵌入式的数码产品。
未来的嵌入式系统需要提供更强大的网络服务。要求配备标准的一种或多种网络通信接口, 满足小型化、低成本、低功耗的优点。选用最佳的编程模型和不断的改进算法, 如JAVA编程模式、优化编译器性能等。同时可以满足自然的人机交互界面, 如手写文字输入、短消息语音发布、语音识别、语音拨号上网等功能。随着Internet技术的成熟、带宽的提高, 嵌入式应用的平台也会更加地完善。
(1) 主机、目标机的体系结构。
主机、目标机体系结构是把开发工具放在主机上, 操作系统的核心模块放在目标机上, 操作系统支持跟踪调试, 在目标机上对操作系统及应用软件进行运行。可扩展的处理器结构, 以能最迅速地开发出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。
(2) 划分模块。
在设计嵌入式操作系统时, 应该充分的考虑到系统的功能和结构的划分, 增加其适用性和灵活性。当前, 增强操作系统的模块是嵌入式操作系统发展的一个总趋势。
(3) 充分利用现有资源。
由于软件技术的高度发达, 为了减少对操作系统开发的工作量和能源的消耗, 可充分利用现有的资源进行设计。嵌入式微处理器必须功耗很低, 是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电嵌入式系统。
(4) 制定API标准。
给用户提供标准的、实用的应用程序接口, 嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。
社会经济的迅速发展, 嵌入式信息技术凭借其独特的优点发展迅速, 会得到更多的重视, 随着它的技术进步, 会带来巨大的社会效益, 对加快社会的进步, 加强信息交流有着十分重要的作用, 它也在影响着人类的生活。
摘要：随着社会的不断发展, 计算机和网络的应用正全面渗透到日常生活的各个方面, 嵌入式系统迅速的发展成一门庞大的学科。目前, 对计算机嵌入式实时操作系统的研究及分析, 已成为一种必须解决的重要课题。
关键词：计算机,嵌入式操作系统,嵌入式应用
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