嵌入式体系是什么
嵌入式体系是以运用为中心、以核算机技能为根底，软、硬件可裁剪，适应于运用体系对功用、牢靠性、本钱、体积、功耗等方面有特殊要求的专用核算机体系。
嵌入式体系的特色
（1）嵌入式体系是面向特定运用的。嵌入式体系中的CPU是专门为特定运用规划的，具有低功耗、体积小、集成度高级特色，能够把通用CPU中许多由板卡完结的使命集成在芯片内部，然后有利于整个体系规划趋于小型化。
（2）嵌入式体系触及先进的核算机技能、半导体技能、电子技能、通讯和软件等各个职业。是一个技能密布、资金密布、高度涣散、不断创新的常识集成体系。
（3）嵌入式体系的硬件和软件都有必要具有高度可定制性。
（4）嵌入式体系的生命周期适当长。嵌入式体系和详细运用有机地结合在一起，其升级换代也是和详细产品同步进行的。
（5）嵌入式体系自身并不具有在其进步跋涉一步开发的才能。在规划完结今后，用户假如需求修正其间的程序功用，有必要借助于一套专门的开发东西和环境。
（6）为了进步履行速度和体系牢靠性，嵌入式体系中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存贮于磁盘等载体中。
嵌入式操作体系简介
嵌入式操作体系是一种支撑嵌入式体系运用的操作体系软件，它 是嵌入式体系（包含硬、软件体系）极为重要的组成部分，一般包含与硬件相关的底层驱动软件、体系内核、设备驱动接口、通讯协议、图形界面、标准化浏览器等 Browser。嵌入式操作体系具有通用操作体系的根本特色，如能够有用办理越来越杂乱的体系资源；能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中摆脱出来；能够供给库函数、驱动程序、东西集以及运用程序 。与通用操作体系比较较，嵌入式操作体系在体系实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及运用的专用性等方面具有较为杰出的特色。
运用实时操作体系的必要性
嵌入式实时操作体系在现在的嵌入式运用中用得越来越广泛，尤其在功用杂乱、体系巨大的运用中显得愈来愈重要。
·首要，嵌入式实时操作体系进步了体系的牢靠性。在操控体系中，出于安全方面的考虑，要求体系最少不能溃散，而且还要有自愈才能。不只需求在硬件规划方面进步体系的牢靠性和抗搅扰性，而且也应在软件规划方面进步体系的抗搅扰性，尽或许地削减安全漏洞和不牢靠的危险。长期以来的前后台体系软件规划在遇到强 搅扰时，使得运转的程序发生反常、犯错、跑飞，乃至死循环，形成了体系的溃散。而实时操作体系办理的体系，这种搅扰或许仅仅引起若干进程中的一个被损坏，能够经过体系运转的体系监控进程对其进行修正。一般情况下，这个体系监督进程用来监督各进程运转状况，遇到反常情况时采纳一些利于体系安稳牢靠的办法，如 把有问题的使命铲除去。
·其次，进步了开发功率，缩短了开发周期。在嵌入式实时操作体系环境下，开发一个杂乱的运用程序，一般能够依照软件工程中的解耦原则将整个程序分解为多个使命模块。每个使命模块的调试、修正简直不影响其他模块。商业软件一般都供给了杰出的多使命调试环境。
·再次，嵌入式实时操作体系充分发挥了32位CPU的多使命潜力。32位CPU比8、16位CPU快，其他它本来是为运转多用户、多使命操作体系而规划的，特别适于运转多使命实时体系。32位CPU选用利于进步体系牢靠性和安稳性的规划，使其更简略做到不溃散。例如， CPU运转状况分为体系态和用户态。将体系仓库和用户仓库分隔，以及实时地给出CPU的运转状况等，答运用户在体系规划中从硬件和软件两方面临实时内核的运转施行维护。假如仍是选用曾经的前后台方法，则无法发挥32位CPU的优势。
从某种意义上说，没有操作体系的核算机（裸机）是没有用的。在嵌入式运用中，只需把CPU嵌入到体系中，一起又把操作体系嵌入进去，才是真实的核算机嵌入式运用。
嵌入式操作体系有什么优势
1）专用性很强：嵌入式操作体系的优势在于个性化很强，其间的软件体系和硬件的结合十分严密，一般要针对硬件进行体系的移植，即便在同一品牌、同一系列的产品中也需求依据体系硬件的改变和增减不断进行修正。一起针对不同的使命，往往需求对体系进行较大更改，程序的编译下载要和体系相结合。
2）体系内核小：关于一般运用在小型电子设备来说，体系资源有限，而嵌入式操作体系的内核要比传统的操作体系小的多。
3）高实时性：EOS实时性一般较强，可用于各种设备操控中
4）可裁剪性：支撑开放性和可伸缩性的体系结构。
5）体系精简安全：嵌入式操作体系一般没有体系软件和运用软件的显着区别，不要求其功用规划及完结上过于杂乱，这样一方面利于操控体系本钱，一起也利于完结体系安全。
6）一致的接口。供给设备一致的驱动接口。
7）固化代码。在嵌入式体系中，嵌入式操作体系和运用软件被固化在嵌入式体系核算机的ROM中。
8）生命周期较长：因为嵌入式操作体系是与详细运用运用有机结合在一起，升级换代也是同步进行。
9）强安稳性，弱交互性。嵌入式操作体系的优势在于运转开端就不需求用户过多的干涉，用户接口一般不供给操作指令，它经过体系的调用指令向用户程序供给服务，这就要担任体系办理的EOS具有较强的安稳性。
10）操作便利、简略、供给友爱的图形GUI和图形界面，供给强壮的网络功用，支撑TCP/IP协议及其他协议，供给TCP/UDP/IP/PPP协议支撑及一致的MAC拜访层接口，为各种移动核算设备预留接口。
11）可满意便携虚拟仪器的需求：嵌入式操作体系现在已进入后PC年代，它的小体积、高牢靠能够满意完结野战和恶劣环境下的便携虚拟仪器的需求。
12）可灵敏定制：比较于通用型核算机体系，嵌入式体系功耗低、牢靠性高；功用强壮、性能价格比高；实时性强，支撑多使命；占用空间小，功率高；面向特定运用，可依据需求灵敏定制。
嵌入式操作体系的品种
一般情况下，嵌入式操作体系能够分为两类，一类是面向操控、通讯等范畴的实时操作体系，如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、 QNX体系软件公司的QNX、ATI的Nucleus等；另一类是面向消费电子产品的非实时操作体系，这类产品包含个人数字助理（PDA）、移动电话、机顶盒、电子书、WebPhone等。
a、非实时操作体系
前期的嵌入式体系中没有操作体系的 概念，程序员编写嵌入式程序一般直接面临裸机及裸设备。在这种情况下，一般把嵌入式程序分红两部分，即前台程序和后台程序。前台程序经过中段来处理事情，其结构一般为无限循环；后台程序则掌管整个嵌入式体系软、硬件资源的分配、办理以及使命的调度，是一个体系办理调度程序。这便是一般所说的前后台体系。一 般情况下，后台程序也叫使命级程序，前台程序也叫事情处理级程序。在程序运转时，后台程序查看每个使命是否具有运转条件，经过必定的调度算法来完结相应的操作。关于实时性要求特别严厉的操作一般由中止来完结，仅在中止服务程序中标记事情的发生，不再做任何作业就退出中止，经过后台程序的调度，转由前台程序 完结事情的处理，这样就不会形成在中止服务程序中处理费时的事情而影响后续和其他中止。
实际上，前后台体系的实时性比估计 的要差。这是因为前后台体系以为全部的使命具有相同的优先等级，便是相等的，而且使命的履行又是经过FIFO行列排队，因而对那些实时性要求高的使命不行 能马上得到处理。其他，因为前台程序是一个无限循环的结构，一旦在这个循环体中正在处理的使命溃散，使得整个使命行列中的其他使命得不到机会被处理，然后形成整个体系的溃散。因为这类体系结构简略，简直不需求RAM/ROM的额定开支，因而在简略的嵌入式运用被广泛运用。
b、实时操作体系
实时体系是指能在确认的时刻内履行其功用并对外部的异步事情做出呼应的核算机体系。其操作的正确性不只依赖于逻辑规划的正确程度，而且与这些操作进行的时刻有关。“在确认的时刻内”是该界说的中心。也便是说，实时体系是对呼应时刻有严厉要求的。
实时体系对逻辑和时序的要求十分严厉，假如逻辑和时序呈现误差将会引起严重后果。实时体系有两品种型：软实时体系和硬实时体系。软实时体系仅要求事情呼应是实时的，并不要求约束某一使命有必要在多长时刻内完结；而在硬实时体系中，不只需求使命呼应要实时，而且要求在规则的时刻内完结事情的处理。一般，大多 数实时体系是两者的结合。实时运用软件的规划一般比非实时运用软件的规划困难。实时体系的技能关键是怎么确保体系的实时性。
实时多使命操作体系是指具有实时性、能支撑实时操控体系作业的操作体系。其首要使命是调度全部可利用的资源完结实时操控使命，其次才着眼于进步核算机体系的运用功率，重要特色是要满意对时刻的约束和要求。实时操作体系具有如下功用：使命办理（多使命和根据优先级的使命调度）、使命间同步和通讯（信号量和 邮箱等）、存储器优化办理（含ROM的办理）、实时时钟服务、中止办理服务。实时操作体系具有如下特色：规划小，中止被屏蔽的时刻很短，中止处理时刻短，使命切换很快。
实时操作体系可分为可抢占型和不行抢占型两类。关于根据优先级的体系而言，可抢占型实时操作体系是指内核可 以抢占正在运转使命的CPU运用权并将运用权交给进入安排妥当态的优先级更高的使命，是内核抢了CPU让其他使命运转。不行抢占型实时操作体系运用某种算法并决议让某个使命运转后，就把CPU的操控权彻底交给了该使命，直到它自动将CPU操控权还回来。中止由中止服务程序来处理，能够激活一个休眠态的使命，使之进入安排妥当态；而这个进入安排妥当态的使命还不能运转，一向要比及当时运转的使命自动交出CPU的操控权。运用这种实时操作体系的实时性比不运用实时操作体系的体系性能好，其实时性取决于最长使命的履行时刻。不行抢占型实时操作体系的缺陷也恰恰是这一点，假如最长使命的履行时刻不能确认，体系的实时性就不能确 定。
可抢占型实时操作体系的实时性好，优先级高的使命只需具有了运转的条件，或者说进入了安排妥当态，就能够当即运转。也便是 说，除了优先级最高的使命，其他使命在运转进程中都或许随时被比它优先级高的使命中止，让后者运转。经过这种方法的使命调度确保了体系的实时性，可是，假如使命之间抢占CPU操控权处理欠好，会发生体系溃散、死机等严重后果。
嵌入式操作体系的开展
嵌入式操作体系伴随着嵌入式体系的开展阅历了4个比较显着的阶段。
第一阶段是无操作体系的嵌入算法阶段，是以单芯片为中心的可编程操控器方式的体系，一起具有与监测、伺服、指示设备相配合的功用。这种体系大部分运用于一些专业性极强的工业操控体系中，一般没有操作体系的支撑，经过汇编语言编程对体系进行直接操控，运转完毕后铲除内存。这一阶段体系的首要特色是：体系 结构和功用都相对单一，处理功率较低，存储容量较小，简直没有用户接口。因为这种嵌入式体系运用简洁、价格很低，曾经在国内工业范畴运用较为遍及，可是现已远远不能适应高效的、需求大容量存储介质的现代化工业操控和新式的信息家电等范畴的需求。
第二阶段是以嵌入式CPU为 根底、以简略操作体系为中心的嵌入式体系。这一阶段体系的首要特色是：CPU品种繁复，通用性比较差；体系开支小， 功率高；一般装备体系仿真器，操作体系具有必定的兼容性和扩展性；运用软件较专业，用户界面不行友爱；体系首要用来操控体系负载以及监控运用程序运转。
第三阶段是通用的嵌入式实时操作体系阶段，是以嵌入式操作体系为中心的嵌入式体系。这一阶段体系的首要特色是：嵌入式操作体系能运转于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作体系内核精小、功率高，而且具有高度的模块化和扩展性；具有文件和目录办理、设备支撑、多使命、网络 支撑、图形窗口以及用户界面等功用；具有很多的运用程序接口（API），开发运用程序简略；嵌入式运用软件丰厚。
第四阶段是以根据Internet为标志的嵌入式体系，这是一个正在迅速开展的阶段。现在大多数嵌入式体系还孤立于Internet之外，但随着Internet的开展以及Internet技能与
信息家电、工业操控技能等结合日益亲近，嵌入式设备与Internet的结合将代表着嵌入式技能的真实未来。
