如何学好uc⼀os-ii操作系统

2025-02-22 06:19:14

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回答1：

第一章嵌入式操作系统
1.1 计算机操作系统
简介：
嵌入式操作系统属于操作系统的一种。
嵌入式操作系统的概念：
应用于嵌入式系统的操作系统叫做嵌入式操作系统
操作系统的概念：
是一种系统软件。作用于硬件和应用软件之间。
操作系统的作用：
能够让应用软件工程师不用考虑硬件条件，而直接编写软件程序。
详解：
硬件系统的定义：
构成计算机的物理装置叫做计算机的硬件系统。
一般的计算机由微型处理器（CPU），存储器，接口，外部设备等实际能看到的物理装置组成
操作系统的定义：
操作系统属于软件层。
操作系统的作用：
软件无法直接在硬件裸机上运行，必须在操作系统的平台上运行。
或者说，操作系统是计算机系统资源的管理者，承上启下。
所以，操作系统可以看做是硬件和应用程序之间的接口或者是虚拟机。
对于硬件系统，它主要完成对硬件的调度，分配以及信息的存储问题。例如管理处理器，存储器，外设，数据以及用户作业。
对于应用软件，它主要是帮助他们，使硬件系统根据他们的指令进行相应的工作。并且屏蔽掉硬件复杂的工作，将硬件包装成软件，相当于为应用软件提供了一个虚拟计算机，令应用软件工程师更方便的写代码。
操作系统的具体功能：
包括对处理器的管理，对存储的管理，对设备的管理，对文件的管理，对网络和通信的管理，提供用户接口等功能。
1、对处理器的管理
处理器只能够对中断作出判断，而不能做出相应的反应，也不能管理中断。
所以操作系统的职能就是为处理器对中断做出反应并且管理中断
（计算机是多任务的，有各种中断，所以要求操作系统有对处理器管理的功能）。
2、对存储的管理
操作系统负责合理分配和使用存储器这个重要资源。
3、对设备的管理
操作系统要完成用户的请求，以及加快IO速度，以及合理利用IO口，以及提供外设驱动等等
4、对文件的管理
由于数据都以文件的形式存放在外存（硬盘，光盘）上，所以操作系统要合理管理文件
5、对网络和通信的管理
计算机要上网，不仅要有能够网络连接的硬件设备，还要有操作系统为他一系列的网络功能（网络资源管理，通信，安全）
6、提供用户接口
操作系统为用户提供一系列接口来让用户实现上述的功能。
1.2 嵌入式系统和嵌入式操作系统
简介：
由于智能化的需求越来越高，所以在装置或设备里面要加上计算机系统。这种技术叫做嵌入式系统。
详解：
嵌入式系统的定义：
首先他是属于计算机系统的，其次它可以嵌入到别的设备里面，最后可以令这个设备智能化。大概可以说是专用的计算机系统。
嵌入式系统的三大要素：
专用性，可嵌入性，计算机系统
通用计算机系统与嵌入式系统的区别：
通用型计算机系统：技术要求是海量数值计算，扩大存储和提升速度
嵌入式计算机系统：技术要求是和对象相关的嵌入性，控制能力和控制安全性
嵌入式系统的划分：
由于容量太小，软件只有操作系统和应用软件，没有系统软件
嵌入式系统的发展道路：
微型计算机时代单片机时代微控制器MCU阶段单片系统SoC阶段
微型计算机时代
它是借鉴了微型计算机，但是后来发现微型计算机的体积还是很大，于是走上了系统芯片化的道路。将CPU和计算机系统（包括存储器和接口）集成在芯片上。
单片机时代
分为两种模式，∑模式和创新模式。
∑模式的含义：有什么需要的功能，就在通用计算机系统里裁剪，然后集成在芯片上。
创新模式的含义：完全按照嵌入式的要求设计新的芯片。如体系结构，微处理器，指令系统，总线方式，管理方式等方面
（51单片机的体系结构是嵌入式系统的主要的典型结构体系）
而单片形态又可以分为两个阶段
MCU阶段和SoC阶段（都是芯片）
MCU阶段：
又称微处理器阶段，
技术：在芯片上加接口和定时器等
目的：满足用户的智能化需求。
（典型产品：51单片机）
SoC阶段：（主流）
又称单片系统阶段，
目的：应用系统在芯片上最大化。
技术：将许多功能模块（如通信模块，接口模块）与MCU结合，制造出集成度更高的系统级芯片。
嵌入式系统的特点：
从构成上看：软硬件一体，可独立工作
从外观上看：是可以编程的电子器件
从功能上看：对宿主对象进行控制，使其智能化
嵌入式系统的硬件部分：
包括处理器/微处理器，存储器，外设，IO口，图形控制器等
（嵌入式系统和普通的系统不一样，例如它不使用传统的硬盘这种大容量的存储介质，而使用EPROM，EEPROM，闪存作为存储介质）
嵌入式系统的软件部分：
包括操作系统和应用软件。
嵌入式系统和通用系统的相比：
1、专用性强
2、可裁剪性好（硬件和操作系统都是可裁剪的目的：最精简）
3、实时性和可靠性好（软件不是存储在磁盘，而是固化在存储器芯片或者单片机系统存储器里目的：快速响应，增强可靠性，功耗更低）
4、功耗低（如上，应用于飞机，舰船，数码相机等移动设备中）
嵌入式操作系统的定义：
运行在嵌入式硬件平台上，对整个系统及其所操作的部件进行统一控制的系统软件。
嵌入式操作系统与通用操作系统相比：
1、微型化
2、可裁剪性
3、实时性（能快速响应事件）
4、高可靠性（提供容错，防错措施）
5、易移植性
嵌入式操作系统的分类：
1、（应用范围）通用型嵌入式操作系统和专用型嵌入式操作系统
2、（响应能力）实时操作系统和分时操作系统
分时操作系统的定义:
按照任务数目，将CPU分成若干时间片，分配给任务，然后按照时间片轮流执行任务
实时操作系统的定义：
能及时响应外部请求，并及时控制设备和任务运行，最后在一个规定时间内完成操作。
实时操作系统的基本要求：
1、逻辑功能正确（产生正确的计算结果）
2、时间正确（在规定周期内完成）
实时操作系统的分类：
硬实时系统（完成时间严格）和软实时系统（截止时间不严格）
实时操作系统的要求：
1、必须是多任务系统
（多任务是指将大的任务分解成许多可以并行执行的小任务，既提高CPU的利用率，又方便程序猿的维护工作）
2、任务的切换时间和任务数目无关
（调度器的工作时间必须是固定的，不能受外在因素影响）
3、中断延时的时间可预知并尽可能短
（中断延时是指CPU响应中断，到转向中断服务函数所花费的时间）
实时操作系统的内核的类型：
嵌入式系统只有一个CPU，即多任务中只能允许一个任务使用CPU。
所以多任务实时操作系统的内核被分为可剥夺型和不可剥夺型
可剥夺型内核：
高级别的任务可以剥夺低级别任务使用CPU的权利
不可剥夺型内核：
又称合作型多任务内核，此内核总是把CPU给优先级高的任务。所以要求各任务能主动放弃CPU的使用权。
嵌入式实时操作系统的任务：
对一个系统进行控制，任务很固定。所以实时操作系统支持的应该是一个无限循环结构。
任务代码组成方式：
void返回类型，在一个无限循环里面，用户编写要完成的任务
但有时会有外部异步操作，所以要使用中断技术
void task(void * data)
{
for(; ;)
{
用户编写的代码；
}
}
嵌入式系统提供的服务：
1、内存管理（释放内存）
2、多任务管理
3、外围资源管理（如键盘，显示装置）
（提供微内核为主）
1.3嵌入式实时操作系统ucosii系统简介
简介：
ucosii是一款多任务实时操作系统，也是一个内核，由C语言（大部分）和汇编语言（少部分）编写的，所以方便移植到8位，16位，32位嵌入式处理器上
ucosii的体系结构。

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