細(xì)看嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，而嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中的核心。

嵌入式系統(tǒng)是一種應(yīng)用范圍非常廣泛的系統(tǒng)，可以這樣理解，除了桌面計(jì)算機(jī)和服務(wù)器外所有計(jì)算設(shè)備都屬于嵌入式系統(tǒng)。從便攜式音樂(lè)播放器到航天飛機(jī)上的實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制都屬于嵌入式系統(tǒng)。

“嵌入式系統(tǒng)從技術(shù)上有人把它說(shuō)得很玄，給人的感覺(jué)就好像是一項(xiàng)最新技術(shù)，其實(shí)不是這樣的。”中國(guó)軟件行業(yè)協(xié)會(huì)嵌入式系統(tǒng)分會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)郭淳學(xué)告訴記者。

從上世紀(jì)80年代，英特爾研制出了4004微處理器開(kāi)始，嵌入式系統(tǒng)就開(kāi)始應(yīng)用了，后來(lái)又出現(xiàn)了單片機(jī)，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)始變得廣泛。新、老一代嵌入式系統(tǒng)的區(qū)別在于軟件方面有無(wú)操作系統(tǒng)支持。另外，新一代嵌入式系統(tǒng)在集成度方面也提高很多。

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，整合了計(jì)算機(jī)軟件、硬件技術(shù)，通信技術(shù)和微電子技術(shù)，嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成。而嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的核心。

走出認(rèn)識(shí)誤區(qū)

嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operating System）是一種實(shí)時(shí)的、支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，它是嵌入式系統(tǒng)（包括硬、軟件系統(tǒng)）極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器Browser等。

“目前社會(huì)上對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)有一些誤區(qū)，一些人認(rèn)為沒(méi)有操作系統(tǒng)就不能稱(chēng)作嵌入式系統(tǒng)，我覺(jué)得這種提法不準(zhǔn)確。”郭淳學(xué)指出。

早期大部分的嵌入式系統(tǒng)并不需要操作系統(tǒng)，這和應(yīng)用的功能有關(guān)系, 例如洗衣機(jī)、微波爐等，這樣的系統(tǒng)只需要一道控制程序管好幾個(gè)按鍵、指示燈和數(shù)碼管就可以了。

以前許多MCS51系列單片機(jī)組成的小系統(tǒng)就只是利用軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的控制環(huán)路。加之微處理器等硬件的限制,如: 微處理器只有4位或8位, 內(nèi)存太小等, 根本沒(méi)有操作系統(tǒng)生存的空間。

“近年來(lái)，信息家電、數(shù)碼產(chǎn)品、智能手機(jī)及各種掌上型多媒體設(shè)備成為IT產(chǎn)業(yè)的潮流，操作系統(tǒng)就顯得很必要。”

實(shí)時(shí)多任務(wù)特點(diǎn)

目前，嵌入式操作系統(tǒng)的品種較多，僅用于信息電器的嵌入式操作系統(tǒng)就有40種左右，其中較為流行的主要有： Windows CE、Palm OS、Real-Time Linux、VxWorks、pSOS、PowerTV等。

與通用操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴(lài)性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專(zhuān)用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。

大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，而且多是強(qiáng)實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)，要求相應(yīng)的嵌入式操作系統(tǒng)也必須是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)的一個(gè)重要分支已成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)，主要探討實(shí)時(shí)多任務(wù)調(diào)度算法和可調(diào)度性、死鎖解除等問(wèn)題。

特殊的開(kāi)發(fā)調(diào)試環(huán)境。提供完整的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是每一個(gè)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員所期待的。一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境一般需要提供的工具是編譯/連接器、內(nèi)核調(diào)試/跟蹤器和集成圖形界面開(kāi)發(fā)平臺(tái)。其中的集成圖形界面開(kāi)發(fā)平臺(tái)包括編輯器、調(diào)試器、軟件仿真器和監(jiān)視器等。

嵌入式操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，能有效管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源，并且把硬件虛擬化，使得開(kāi)發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動(dòng)程序移植和維護(hù)中解脫出來(lái)。

發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新

國(guó)外嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成熟，國(guó)內(nèi)的嵌入式操作系統(tǒng)因?yàn)槠鸩捷^晚，目前研究開(kāi)發(fā)主要是基于國(guó)外操作系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)和自主開(kāi)發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)兩種類(lèi)型。

“國(guó)內(nèi)廠商在嵌入式操作系統(tǒng)的研發(fā)上一定要有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，要有創(chuàng)新，應(yīng)該鼓勵(lì)企業(yè)申請(qǐng)專(zhuān)利，避免一些重復(fù)建設(shè)。”郭淳學(xué)認(rèn)為。

隨著嵌入式系統(tǒng)的功能日趨復(fù)雜，硬件所提供的條件也逐步完善，選擇嵌入式操作系統(tǒng)也就顯得越發(fā)要了。

到了高端產(chǎn)品的階段，采用商業(yè)化嵌入式操作系統(tǒng)是最經(jīng)濟(jì)可行的方案，而這個(gè)階段的應(yīng)用也為嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展指出了方向。

“雖然暫時(shí)還沒(méi)有領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但從人員素質(zhì)來(lái)看，國(guó)內(nèi)從業(yè)人員技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)力素質(zhì)和技術(shù)實(shí)力還是很不錯(cuò)的。如果能進(jìn)行廣泛的社會(huì)培訓(xùn)，加之嵌入式軟件的市場(chǎng)和發(fā)展空間都很大。嵌入式系統(tǒng)會(huì)有很廣闊的前景。”郭淳學(xué)說(shuō)．

嵌入式市場(chǎng)會(huì)對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展不斷提出需求，因此嵌入式軟件會(huì)變得更加先進(jìn)。它會(huì)向智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向進(jìn)一步發(fā)展。

中國(guó)軟件行業(yè)協(xié)會(huì)嵌入式系統(tǒng)分會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)

郭淳學(xué)

■ 移動(dòng)終端帶動(dòng)應(yīng)用

手機(jī)作為人們通話(huà)、娛樂(lè)、獲取信息的重要工具之一，深受到人們的喜愛(ài)。智能手機(jī)一詞近兩年來(lái)也頻繁出現(xiàn)，百度一下“智能手機(jī)”，搜索到相關(guān)網(wǎng)頁(yè)竟達(dá)約八百多萬(wàn)篇。

智能手機(jī)提供了足夠的屏幕尺寸和帶寬，既方便隨身攜帶，又為軟件運(yùn)行和內(nèi)容服務(wù)提供了廣闊的舞臺(tái)，很多增值業(yè)務(wù)可以就此展開(kāi)，如：股票、交通、商品、應(yīng)用程序下載、音樂(lè)圖片下載等。

智能手機(jī)之所以具有如此強(qiáng)大的功能，這與它采用了功能強(qiáng)大的嵌入式操作系統(tǒng)不無(wú)關(guān)系。

手機(jī)中嵌入式操可以分為兩大部分：一部分為操作系統(tǒng)內(nèi)核，即實(shí)時(shí)執(zhí)行程序；另一部分是輸入輸出部分(I/O)。而嵌入式系統(tǒng)對(duì)I/O的需求通常來(lái)講都比較小，因此很多手機(jī)操作系統(tǒng)本質(zhì)上就是一個(gè)實(shí)時(shí)執(zhí)行程序。

手機(jī)操作系統(tǒng)具有操作系統(tǒng)的基本特征，它可以有效地管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源；能夠把硬件虛擬化，尤其面對(duì)日趨增多的嵌入式處理器，如果與常用的桌面操作系統(tǒng)相比，手機(jī)操作系統(tǒng)在占用存儲(chǔ)空間、可靠性等方面卻具有非常鮮明的特征。

“但是，從手機(jī)行業(yè)來(lái)說(shuō)，由軟硬件組成的系統(tǒng)，絕大部分又都不是國(guó)產(chǎn)的。嵌入式軟件是由操作系統(tǒng)和許多應(yīng)用軟件組成的，所以就整個(gè)嵌入式系統(tǒng)而言，完全國(guó)產(chǎn)的還很少。”郭淳學(xué)說(shuō)。