浙江大学嵌入式课件--嵌入式系统6.ppt

浙江大学嵌入式课件--嵌入式系统6
2. RTOS
是否实时
一方面是多大程度上充分发挥硬件潜力，即综合速度快慢的问题；
另一方面同时也是反映的速度在多大的程度上得到保证的问题
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课件
中断延迟（Interrup接
●高速可靠的和有时间约束的通信
●体系结构支持的出错处理，
●体系结构支持的调度
●体系结构支持的操作系统，
●体系结构支持的实时语言特性。
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课件
问题3－容错与分布
稳定性
容错
分布式应用
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课件
问题4－实时通讯
●逻辑正确
●要有确定的延迟时间
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课件
问题5－其他问题
●时间特性的指定和确正，这点与实际系统设计相同。
●实时的调度理论。由于实时系统应用的特殊性以往通用系统中以大吞吐量为目标的调度算法必须改进以适应实时应用的需要。主要要求是满足时间的正确性，然后提供高度动态的，满足在线需求的，适应性的实时调度。
●实时操作系统的设计和实现。在设计上首要目标是提供保证实时性的方法，包括一系列的经典问题的针对实时系统的解决方案。实现上要求操作系统的低开销，而且必须保证内核以及其他关键的可重入性。
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课件
●实时的编程语言和设计方法。在编程语言级完成或提供实时应用所需要的方法。
比如象Ada语言，FORTH语言。
●分布式的实时数据库。
●系统的容错。
●实时时钟的同步。
●实时系统中的人工智能
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课件
与通用计算机区别
通用：
方便用户管理计算机资源
追求系统资源最大利用率
RTOS
调度的实时性
响应时间可确定性
高可靠性
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课件
性能衡量标准
对传统的通用系统:
大的系统吞吐量
合理的响应速度
对每个系统用户相对公平的进行计算资源的分配
实时系统
实时的数据吞吐取代了以吞吐量为目标的标准。
对硬实时应用的优先响应取代了对每个用户的恰当的反应速度。
系统的计算资源和其他外设资源必须优先满足实时应用的要求
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课件
RTOS的衡量指标
●系统响应时间(System response time )：系统发出处理要求到系统给出应答信号的时间;
●任务切换时间(Context-switching time):任务之间切换而使用的时间;
●中断延迟(Interrupt latency time ) :是计算机接收到中断信号到操作系统作出响应，并完成换道转入中断服务程序的时间;
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课件
RTOS的任务调度机制
决定了多任务能力与实时性
通用模式：
调度策略：优先级调度、时间片轮转调度
调度方式：抢占式、不可抢占式、选择可抢占式
时间片：定长时间片与变长时间片
RTOS一般使用抢占式任务调度
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课件
时间限定的任务调度算法
速度单调算法
工作由定期任务组织
任务时间定长度
使用频率高的优先级高
时限驱动算法
工作定期与不定期
执行时长随着时间变化
下一个要安排执行的任务是时限最早的任务
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课件
MMU
实模式
保护模式
Mem管理
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课件
最小mem开销
Price
256K RAM
…
4M
…
32M RAM
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课件
中断禁止时间
用户态－>中断态
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课件
中断延时时间
确认中断-----中断服务第一语句执行
三部分
Microprocessor 的硬件延时
RTOS由中断将权利交给相关代码的时间
中断禁止时间
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课件
可中断式内核
中断发生时；即使运行核心服务也保证一定时间内响应
缩短中断延时时间
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课件
任务切换时间
控制权取回
交给另外一任务
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课件
两个主要评价实时性的指标：
最大中断禁止时间任务切换时间
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课件
任务
分时系统以进程（线程）为基本单位
RTOS以任务为基本单位
组成：
任务控制块
程序区
数据区
堆栈区
系统堆栈
用户堆栈
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课件
任务的状态
运行
就绪
挂起
休眠
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课件
任务的同步与通讯
消息
事件
信号量
信箱
共享内存
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课件
消息
系统公用数据交换区
私有消息缓冲区
公用消息缓冲池
消息机制
创建
删除
接受消息
发送消息
广播消息
紧急消息
消息可以是定长与不定长
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课件
事件
应用于同步，通讯数据量不大
接受事件
发送事件
RTOS一般有15－32个事件
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课件
信号量
创建
删除
P操作
V操作
RTOS需要解决优先级倒置问题
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课件
优先级倒置问题
条件
高优先级任务H
低优先级任务L
中优先级任务M
共享内存Y，写操作
信号量S，互斥
步骤
1）L取得S（P操作），