計算機嵌入式操作系統分析

郭 杰

（西安航空學院 計算機學院，陜西 西安 710077）

計算機嵌入式操作系統分析

郭 杰

（西安航空學院 計算機學院，陜西 西安 710077）

隨著嵌入式操作系統的快速發展，其整體構造也在不斷地復雜化，因為結構不斷復雜導致操作系統的重要性日益突出，由此產生了嵌入式操作系統。在計算機中嵌入式操作系統的出現和應用可以有效降低系統在開發工作中的工作量，這樣不僅能夠有效提高整體操作系統的開發效率，同樣也提高了整個系統的科學性。文章主要對嵌入式操作系統相關理論進行了分析。

嵌入式系統；嵌入式操作系統；計算機

隨著現代技術的快速發展，計算機嵌入式系統發展更加復雜，操作系統的重要性日益突出，在這種背景下基于現代技術的嵌入式操作系統應運而生。從當前主流的計算機嵌入式操作系統來看，系統包括系統內核、標準化瀏覽器以及底層驅動軟件等重要部分。本文在研究中分析了計算機嵌入式系統相關理論，并研究了計算機嵌入式操作系統的實現。

1 嵌入式操作系統的發展

隨著現代科學技術的快速發展，通過與先進技術相結合，計算機嵌入式操作系統日益完善，功能日益強大，從嵌入式操作系統的發展歷史來看，其先后經歷了4個階段：

在計算機嵌入式系統發展的第一個階段，系統沒有嵌入算法，并且系統是以單芯片控制組片作為核心的。在這一階段計算機嵌入式操作系統的整體結構比較簡單，并且系統的功能也十分少，在工作時工作效率比較低，并且控制系統的存儲容量很小，幾乎沒有任何用戶接口。

第二階段的計算機嵌入式操作系統主要是嵌入CPU作為重要的基礎，在這一階段嵌入式操作系統的種類比較多，但是操作系統的通用性十分差。在具體工作中一些處理機處于過載的狀態，而其他的處理機則處于輕載狀態。將過載的處理機當中的任務轉到處于空閑狀態中的處理機，其根本目標是為了能夠提高系統的整體運行性能。

第三階段指的是通用的計算嵌入式操作系統階段。這一階段的嵌入式計算機操作系統根據其調度策略選擇的不同，性能評價標準可以被分為動態和靜態兩個標準。其中動態標準指的主要是高性能的任務的平均等待時間和相應時間；靜態標準指的主要是處理機中的負載處于平衡狀態中。

在第四個階段，是以Internet作為基礎的嵌入式操作系統。在第四個階段，嵌入式操作系統發展迅速。從目前的實際情況來看，很多計算機嵌入系統還孤立于Internet之外，負載量的大小決定在某一處理機當中的執行性能和響應時間。當前主流的嵌入式操作系統，其中包括QNX，Symbian，W inCE等等。

2 計算機嵌入式操作系統的特點分析

計算機嵌入式操作系統和傳統的計算機操作系統相比其主要特點體現在以下幾個方面：

首先，計算機嵌入式操作系統在其開發中有具體的應用方向，是為了滿足具體的需要。在計算機嵌入式操作系統當中，其CPU相對一般的、通用的CPU指定了用戶的類型，這樣使CPU的針對性更強，更能夠滿足用戶的需求。嵌入式操作系統整體功耗低、體積也十分小，因此也可以將嵌入式操作系統當中大部分板卡設計到一個十分小的芯片上，這樣使得其占據的空間更小，也方便了對其進行移動，還可以有效增強操作系統和網絡的耦合性。其次，嵌入式操作系統融合多種技術，其中不僅包含相關技術，同時也有半導體和電子技術，通過將計算機技術、半導體技術和電子技術相互融合，能夠確保系統具有很強的應用性。再次，在進行計算機嵌入式操作系統設計的過程中，必須要保證系統軟硬件部分有很好的效率。為了提高系統軟硬的效率，在進行具體設計的過程中需要將不必要內容全部去除，這樣不僅可以提高對芯片空間的使用效率，還能保證系統整體性能的提升。在具體工作的過程當中，由于系統具有更高的運行效率，速度更快，因此有更強的競爭力。第四，在進行計算機嵌入式操作系統研發時，要認真分析系統的具體功能和作用，這樣在進行系統開發時，才能將多種功能有效的糅合在一起，從而使系統的適用性更強。最后，嵌入式操作系統在工作的過程，為了提高系統的整體性能，需要將計算機嵌入式操作系統的軟件部分存儲在自身的存儲芯片當中，不能將其設計在外在的載體上，如此設計可以提高整個系統的可靠性以及其穩定性。

從當前計算機嵌入式系統的特點來看，系統具有很強的開放性和伸縮性，并且實時性也比較好，這種實時性可以應用到各種需要控制的設備當中，同時由于嵌入式操作系統的穩定性比較強，交互性相對比較弱，這就確保了系統可以為其使用者提供穩定的服務。

3 嵌入式操作系統分類

嵌入式系統是為了實現功能進行開發的，系統在具體工作的過程當中，如果沒有在預定的時間內完成任務，那么這一系統則是硬實時系統。軟實時系統中，雖然響應的時間也很重要，但即使是系統超過了時間也不會出現嚴重的錯誤。目前，嵌入式操作系統門類不斷增多，應用范圍日益廣泛，也更加先進，但是從整體上看可以將嵌入式系統商用、專用以及開放系統3大類。

3.1 商用系統

供商業使用的操作系統整體功能比較多，其輔助的工具也比較齊全，當前商用嵌入式操作系統的應用范圍十分廣泛。在眾多的商用嵌入式操作系統當中，比較著名的有W indows，Hopen等等。

3.2 專用系統

專用系統是相關公司根據本公司生產的產品制作的專門的嵌入式操作系統，該系統一般是不對用戶公開的。專用嵌入式操作系統的針對性雖然強，并且同商用系統相比其可靠性更好，但是專用嵌入式操作系統的具體功能比較弱。

3.3 開放系統

開放式系統是最近幾年發展起來的操作系統。從整體上看具有功能簡單、技術支持、系統穩定比較差，但是對實時任務卻能夠提供有效支持。在進行開放式嵌入操作系統的開發和設計時，對開發工作人員提出了比較高的要求。

4 計算機嵌入式操作系統實現

隨著現代科學技術的快速發展，適用于各種情況的嵌入式操作系統層出不窮，不同系統的特點存在有很大的差距。在進行嵌入式操作系統研究的過程中，加強對已有系統的分析和研究工作，能夠使系統開發更加順利，可以有效避免系統開發設計中出現的問題。

4.1 主機、目標機的體系結構

在當前的操作系統開發設計工作當中，主機和目標機方法是一種常見的應用方法。在進行系統設計時，采用凹凸及方法會因為工具缺乏導致無法進行掌控，這無疑增加了系統開發的難度。在系統開發時，如果主機、目標機選擇將開發的工具放在主機上，在目標機上放操作系統和核心模塊，目標機上操作系統提供對跟蹤調試進行支持的手段。這樣，設計者就能夠在目標機上對嵌入式操作系統和相關應用軟件進行運行，開發和調適就可以通過主機進行，這樣可以使嵌入式操作系統變得更加簡單。

4.2 劃分模塊

當前嵌入式系統在諸多領域有著廣泛的應用，根據不同的應用目的，期功能和結構也存在明顯差異。因此，在進行操作系統設計時需要以應用目的為基礎，對其功能和結構進行仔細劃分，增強操作系統針對性和靈活性。目前，增強操作系統的模塊性是嵌入式操作系統發展的一個重要的方向。其具體的實施方法主要是將嵌入式操作系統中的一些核心的功能獨立出來，將其設計成獨立的方便拆卸的模塊。

4.3 加強對現有資源的管理

雖然，在現代科學技術的支撐下進行系統設計有多便利，但是要重新設計一個新的系統其花費的時間仍舊比較長。為了有效節省系統開發時間，節省系統開發成本，在進行軟件開發和設計時，要加強對已有的系統資源的利用，將適用的資源應用到系統開發工作當中不僅能夠節省時間，還能使開發的系統適用性更強。

4.4 制訂科學的API標準

在進行嵌入式操作系統具體開發時，為了保證設計的系統的透明性和無關性，滿足使用者的具體需求，在進行系統開發和設計時必須認真考慮用戶提供的標準和API，這樣才能增強系統開發的針對性，滿足用戶實際需要。在進行操作系統的設計中，為了保證系統整體性能還需要在設計的過程中嚴格遵循以下原則：在進行操作系統設計時要利用最新的相關計算機技術，保證整個系統的性價比會更高；在進行系統設計時要保證設計的系統和操作系統之間匹配性良好；在進行系統設計的過程中在保證各項功能的基礎上，要保證設計精簡，節約系統開發成本。

5 結語

目前，隨著現代科學技術的不斷更新、變革，在進嵌入式操作系統的開發中需要充分和現代計算機技術、互聯網技術以及通信技術結合起來，努力促進計算機硬件設備的不斷進步。從整體上看，嵌入式操作系統在計算機當中發揮著十分重要的作用，只有根據時代發展的需要，不斷將最新的技術融入嵌入式操作系統的設計當中，才能對系統功能進行不斷優化，才能適應新的需要。

[1]許四平.計算機嵌入式操作系統初探[J].電子技術與軟件工程，2015（10）：205-206.

[2]黃良峰.計算機嵌入式操作系統研究[J].吉林廣播電視大學學報，2012（5）：128-129.

[3]張曉瑩.計算機嵌入式操作系統初探[J].信息與電腦（理論版），2012（3）：32-35.

[4]孫瑞.淺析計算機嵌入式操作系統[J].科技資訊，2012（21）：15.

Analysis on the embedded operating system of computer

Guo Jie
（Computer College of Xi’an Aeronautical University, Xi’an 710077, China）

W ith the rapid development of embedded operating system, the overall structure constantly becomes complicated. More and more complex structure makes the operating system become increasingly important, so the embedded operating system comes into being. Ιn the computer, the appearance and application of the embedded operating system can effectively reduce the workload of the system in its development process, which not only can effectively improve the development efficiency of the whole operating system, but also strengthen the scientific nature of the whole system. The paper w ill mainly analyze the relative theories of the embedded operating system.

embedded system; embedded operating system; computer

郭杰（1980— ），男，陜西西安，碩士研究生，工程師；研究方向：計算機硬件課程嵌入式于網絡教學。