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1、1嵌入式嵌入式操作操作系统系统-嵌入式系统介绍嵌入式系统介绍2011年9月陈立文中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室2课程介绍课程介绍p教师：陈立文 东校区实验中心嵌入式系统实验室n通讯方式：pEmail：pQQ: 149115963p电话：39332721p课程资源网址：ftp:/222.200.180.109/（校内）u/p:09embedp课程目标：n介绍嵌入式操作系统的开发技术和发展趋势n重点介绍：p嵌入式Linux开发方法p嵌入式Linux操作系统裁减和移植p嵌入式Linux驱动程序开发p嵌入式Linux应用程序的开发p采用理论学习和实践并重的教学方法n课程内容
2、分为理论课、课内实验课及课外设计性PROJECT(开放性实验)中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室3考核方式考核方式p平时考勤（20%）pProject及实验报告（40%）p期末考试（40%）中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室嵌入式技术嵌入式技术本世纪最有生命力的技术之一本世纪最有生命力的技术之一 p随着后PC时代的到来，随着计算机和通讯技术的飞速发展，互联网的迅速普及和3C融合的加速，嵌入式技术成为本世纪最有生命力的技术之一得到了广泛运用，渗透到社会生活的各个角落。4中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室5嵌入式系统定义嵌入式
3、系统定义p嵌入式系统是指用于执行独立功能的专用计算机系统。p由包括微处理器、定时器、微控制器、存储器、传感器等一系列微电子芯片与器件，和嵌入在存储器中的微型操作系统、控制应用软件组成p实现诸如实时控制、监视、管理、移动计算、数据处理等各种自动化处理任务。p以应用为中心，以微电子技术、控制技术、计算机技术和通讯技术为基础，强调硬件软件协同性与整合性，软件与硬件可剪裁，以满足系统对功能、成本、体积和功耗等要求。中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室6嵌入式系统市场情况嵌入式系统市场情况p每年全世界的嵌入式系统产值超过1万亿美元，这还是几年前的数字！p全球最大的汽车厂商福特宣称“
4、福特出售的计算能力甚至超过了IBM”p仅仅基于嵌入式系统的高清晰数字电视的发展，将给美国带来每年1500亿美元的产值。p全世界每年能卖出几亿部手机！p.中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室7嵌入式系统应用嵌入式系统应用嵌入式系统应用广泛吗？嵌入式系统与你我有什么关系？中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室8嵌入式系统应用嵌入式系统应用p应用极其广泛！p与你我大有关系！p种类繁多的嵌入式系统在你我的生活中几乎无处不在！中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室9嵌入式系统应用范围广泛嵌入式系统应用范围广泛p平均每个家庭使用40个嵌入式处理
5、器p平均每个汽车需要35 个嵌入式处理器p2001年，Gartner估计存在70亿嵌入式处理器p70亿嵌入式处理器占据了94% 处理器市场pIntel Pentium、Motorola PowerPC等通用处理器，仅占6%的处理器市场中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室10嵌入式系统与你我嵌入式系统与你我p你我身边嵌入式系统无处不在！p我们现代的生活中已经无法离开嵌入式系统了！p 食n 每天使用食堂的收款机付款。p行n 每天乘坐公共汽车、汽车出行。n 旅游必带物品，数码照相机、摄像机。p 住n 每天用的洗衣用的洗衣机、保鲜用的冰箱中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技
6、术术实实验验室室11嵌入式系统与你我嵌入式系统与你我p娱乐n 每天听歌用到的MP3、CD机、音响、DVD。p学习n 每天用到的计算机组成部分显卡、网卡、硬盘、U盘。p 通信n 每天与家人朋友通信需要手机、呼机p更多。中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室12常见嵌入式系统产品常见嵌入式系统产品中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室13常见嵌入式系统产品常见嵌入式系统产品中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室14常见嵌入式系统产品常见嵌入式系统产品-网络设备及服务器网络设备及服务器中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室
7、室15常见嵌入式系统产品常见嵌入式系统产品-军用产品军用产品中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室16工业控制产品工业控制产品中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室17应用领域实在太广泛了应用领域实在太广泛了中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室18最早的嵌入式系统最早的嵌入式系统p历史上第一个真正的嵌入式系统是什么？pApollo 导航计算机n第一个被大家认可的现代嵌入式系统是麻省理工学院仪器研究室的查尔斯斯塔克德雷珀开发的阿波罗导航计算机。在两次月球飞行中他们在太空驾驶舱和月球登陆舱都是用了这种惯性导航系统中中山山大大学学Inte
8、l嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室19小型嵌入式系统小型嵌入式系统pHunter ICC 灌溉控制器n6,000 LOC (汇编语言)n 微内核(Hunter)n 一个8-bit 微处理器(8051)nI2C网络n 高可靠中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室20大型嵌入式系统大型嵌入式系统pBMW 745in2,000,000 LOCnWindows CE OSn 53个8-bit 嵌入式处理器n 7个16-bit嵌入式处理器n1个32-bit嵌入式处理器n 多种网络技术中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室21BMW 850ip大型复杂的嵌入式系统可
9、由若干个小型嵌入式系统组成中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室22嵌入式系统前景广阔嵌入式系统前景广阔p社会n 新的电子产品，尤其消费电子产品发展极其迅速！n 嵌入式市场广阔，但人才短缺p 学生n 嵌入式系统需要硬软件综合知识n 需要更全面的系统知识和领域知识n 更容易找到工作中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室23嵌入式系统都是实时系统吗？嵌入式系统都是实时系统吗？p不一定吧！中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室24实时系统与嵌入式系统实时系统与嵌入式系统p嵌入式系统不一定是实时系统p实时系统一般都是嵌入式系统中中山山大大学学
10、Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室25什么是实时系统？什么是实时系统？pIEEE（美国电气电子工程师协会）p 实时系统为“那些正确性不仅取决于计算的逻辑结果，也取决于产生结果所花费的时间的系统”。p 实时嵌入式系统必须在一个可预测可保证的时间段内做出对外部事件的反应。如果没有达到上述要求，那么系统就会做出错误的操作。中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室26什么是实时系统？什么是实时系统？pPOSIX Standard 1003.1p 操作系统中实时的定义:n操作系统有能力在限定响应时间范围内，提供满足需求的服务。中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验
11、验室室27实时系统指标实时系统指标p响应时间(Response Time): 是计算机识别一个外部事件到作出响应的时间,p生存时间(Survival Time): 是数据有效等待时间, 在这段时间里数据是有效的。p吞吐量(Throughput): 是在一给定时间内,系统可以处理的事件总数。中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室28实时系统到底有多快？实时系统到底有多快？p实时系统的响应“足够快”n 满足要求即可p 实时软件时限n 十微妙的时间内对外部事件做出可靠的响应p 实时系统是最快的吗？n 不一定是运行速度最快的代码n 可预测性比速度更重要中中山山大大学学Intel嵌嵌
12、入入式式技技术术实实验验室室29怎么达到实时的要求呢？怎么达到实时的要求呢？p充分发挥硬件的功能p微处理器的中断机制p简单的单线程循环程序p基于实时操作系统的复杂多线程程序p以硬件的方式实现软件中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室30嵌入式系统分类嵌入式系统分类p按确定性来分嵌入式系统 硬实时系统（Hard Real Time）n 系统对系统响应时间有严格的要求，如果系统响应时间不能满足，就要引起系统崩溃或致命的错误。 软实时系统（Soft Real Time）n系统对系统响应时间有要求，但是如果系统响应时间不能满足，不会导致系统出现致命的错误或崩溃。中中山山大大学学In
13、tel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室31嵌入式系统分类嵌入式系统分类p按确定性来分嵌入式系统p 严格实时系统（ Firm Real-Time ）n系统对系统响应时间有严格的要求，如果系统响应时间不能满足，就要导致无法接受的质量服务。p 非实时系统（ Non Real-Time ）n 系统对系统响应时间没有实时要求。中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室32举例软实时嵌入式系统举例软实时嵌入式系统pPDAn PDA支持很多应用软件p智能手机中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室33举例硬实时嵌入式系统举例硬实时嵌入式系统p交换机与路由器n 交换机速度很快
14、，你感觉不到交换机的交换时间消耗。n 当你在互联网上冲浪时，你访问一个网站，需要经过无数次路由过程，如果其中一个路由器的路由服务速度下降，将导致访问速度的下降，甚至导致网络的终端。中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室34举例严格实时嵌入式系统举例严格实时嵌入式系统p打印机n 一分钟可以打印3页至100页n 想像一下，如果打印机二分钟只打印一页，不错打印机还在工作，但你能忍受吗？p 视频点播n 宽带视频点播一般可以达到512K，视频效果基本可以观看。n 如果宽带视频速度只能达到128K，你能忍受吗？中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室35软实时软实时v
15、s 硬实时硬实时中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室36嵌入式系统特点：一般看来嵌入式系统特点：一般看来p种类繁多，应用广泛p特定任务，非通用平台p 软硬件一体化p 多种处理器种类以及处理器体系结构的支持p极其关注系统成本，即成本敏感p有实时约束，代码小，执行速度快p 实时操作系统中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室37嵌入式系统特点：用户方嵌入式系统特点：用户方p功能简单p专门完成一个或几个任务p要求严格p大小、功耗、价格、市场时间p实时和交互p实时与环境交互p安全可靠p软硬件的错误威胁生命中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室
16、38嵌入式系统特点：开发方嵌入式系统特点：开发方p 软件硬件协同并行开发p 多种多样的微处理器p 实时操作系统的多样性(RTOS)p 与台式机相比，可利用系统资源很少p 应用支持很少p要求特殊的开发工具p 调试很困难p 软件硬件都应很健壮p故障率低p 功耗约束p适应使用环境p 较少的系统资源需求p代码存储在ROM中p不同的设计方法和设计开发工具中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室39嵌入式系统的软硬件框架嵌入式系统的软硬件框架中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室40嵌入式系统组成嵌入式系统组成中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室
17、41嵌入式系统嵌入式系统I/Op一般包括:p 数字键盘p LCDp LEDp 通讯卡p 传感器p 开关v一般不包括:v 键盘v 显示器v 硬盘v 光驱v 喇叭v 软驱v 鼠标中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室42典型的嵌入式系统典型的嵌入式系统中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室43举例举例 DC中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室44嵌入式系统设计方法嵌入式系统设计方法 ？软硬件协同设计中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室45嵌入式系统设计过程嵌入式系统设计过程中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室46传统软件传统软件/硬件开发模型硬件开发模型中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室47面临的问题面临的问题vBreak the wall today!中中山山大大学学Intel嵌嵌入入式式技技术术实实验验室室48传统设计方法存在的问题传统设计方法存在的问题p 缺少统一的软硬件表示方法p划分依靠先验定义p不能够验证整个系统p通过 HW/SW 边界时很难发现不兼容问题p缺少成熟的设计流程p上市时间问题p描述更改变得困难
