计算机嵌入式操作系统分析

郭 杰

（西安航空学院 计算机学院，陕西 西安 710077）

计算机嵌入式操作系统分析

郭 杰

（西安航空学院 计算机学院，陕西 西安 710077）

随着嵌入式操作系统的快速发展，其整体构造也在不断地复杂化，因为结构不断复杂导致操作系统的重要性日益突出，由此产生了嵌入式操作系统。在计算机中嵌入式操作系统的出现和应用可以有效降低系统在开发工作中的工作量，这样不仅能够有效提高整体操作系统的开发效率，同样也提高了整个系统的科学性。文章主要对嵌入式操作系统相关理论进行了分析。

嵌入式系统；嵌入式操作系统；计算机

随着现代技术的快速发展，计算机嵌入式系统发展更加复杂，操作系统的重要性日益突出，在这种背景下基于现代技术的嵌入式操作系统应运而生。从当前主流的计算机嵌入式操作系统来看，系统包括系统内核、标准化浏览器以及底层驱动软件等重要部分。本文在研究中分析了计算机嵌入式系统相关理论，并研究了计算机嵌入式操作系统的实现。

1 嵌入式操作系统的发展

随着现代科学技术的快速发展，通过与先进技术相结合，计算机嵌入式操作系统日益完善，功能日益强大，从嵌入式操作系统的发展历史来看，其先后经历了4个阶段：

在计算机嵌入式系统发展的第一个阶段，系统没有嵌入算法，并且系统是以单芯片控制组片作为核心的。在这一阶段计算机嵌入式操作系统的整体结构比较简单，并且系统的功能也十分少，在工作时工作效率比较低，并且控制系统的存储容量很小，几乎没有任何用户接口。

第二阶段的计算机嵌入式操作系统主要是嵌入CPU作为重要的基础，在这一阶段嵌入式操作系统的种类比较多，但是操作系统的通用性十分差。在具体工作中一些处理机处于过载的状态，而其他的处理机则处于轻载状态。将过载的处理机当中的任务转到处于空闲状态中的处理机，其根本目标是为了能够提高系统的整体运行性能。

第三阶段指的是通用的计算嵌入式操作系统阶段。这一阶段的嵌入式计算机操作系统根据其调度策略选择的不同，性能评价标准可以被分为动态和静态两个标准。其中动态标准指的主要是高性能的任务的平均等待时间和相应时间；静态标准指的主要是处理机中的负载处于平衡状态中。

在第四个阶段，是以Internet作为基础的嵌入式操作系统。在第四个阶段，嵌入式操作系统发展迅速。从目前的实际情况来看，很多计算机嵌入系统还孤立于Internet之外，负载量的大小决定在某一处理机当中的执行性能和响应时间。当前主流的嵌入式操作系统，其中包括QNX，Symbian，W inCE等等。

2 计算机嵌入式操作系统的特点分析

计算机嵌入式操作系统和传统的计算机操作系统相比其主要特点体现在以下几个方面：

首先，计算机嵌入式操作系统在其开发中有具体的应用方向，是为了满足具体的需要。在计算机嵌入式操作系统当中，其CPU相对一般的、通用的CPU指定了用户的类型，这样使CPU的针对性更强，更能够满足用户的需求。嵌入式操作系统整体功耗低、体积也十分小，因此也可以将嵌入式操作系统当中大部分板卡设计到一个十分小的芯片上，这样使得其占据的空间更小，也方便了对其进行移动，还可以有效增强操作系统和网络的耦合性。其次，嵌入式操作系统融合多种技术，其中不仅包含相关技术，同时也有半导体和电子技术，通过将计算机技术、半导体技术和电子技术相互融合，能够确保系统具有很强的应用性。再次，在进行计算机嵌入式操作系统设计的过程中，必须要保证系统软硬件部分有很好的效率。为了提高系统软硬的效率，在进行具体设计的过程中需要将不必要内容全部去除，这样不仅可以提高对芯片空间的使用效率，还能保证系统整体性能的提升。在具体工作的过程当中，由于系统具有更高的运行效率，速度更快，因此有更强的竞争力。第四，在进行计算机嵌入式操作系统研发时，要认真分析系统的具体功能和作用，这样在进行系统开发时，才能将多种功能有效的糅合在一起，从而使系统的适用性更强。最后，嵌入式操作系统在工作的过程，为了提高系统的整体性能，需要将计算机嵌入式操作系统的软件部分存储在自身的存储芯片当中，不能将其设计在外在的载体上，如此设计可以提高整个系统的可靠性以及其稳定性。

从当前计算机嵌入式系统的特点来看，系统具有很强的开放性和伸缩性，并且实时性也比较好，这种实时性可以应用到各种需要控制的设备当中，同时由于嵌入式操作系统的稳定性比较强，交互性相对比较弱，这就确保了系统可以为其使用者提供稳定的服务。

3 嵌入式操作系统分类

嵌入式系统是为了实现功能进行开发的，系统在具体工作的过程当中，如果没有在预定的时间内完成任务，那么这一系统则是硬实时系统。软实时系统中，虽然响应的时间也很重要，但即使是系统超过了时间也不会出现严重的错误。目前，嵌入式操作系统门类不断增多，应用范围日益广泛，也更加先进，但是从整体上看可以将嵌入式系统商用、专用以及开放系统3大类。

3.1 商用系统

供商业使用的操作系统整体功能比较多，其辅助的工具也比较齐全，当前商用嵌入式操作系统的应用范围十分广泛。在众多的商用嵌入式操作系统当中，比较著名的有W indows，Hopen等等。

3.2 专用系统

专用系统是相关公司根据本公司生产的产品制作的专门的嵌入式操作系统，该系统一般是不对用户公开的。专用嵌入式操作系统的针对性虽然强，并且同商用系统相比其可靠性更好，但是专用嵌入式操作系统的具体功能比较弱。

3.3 开放系统

开放式系统是最近几年发展起来的操作系统。从整体上看具有功能简单、技术支持、系统稳定比较差，但是对实时任务却能够提供有效支持。在进行开放式嵌入操作系统的开发和设计时，对开发工作人员提出了比较高的要求。

4 计算机嵌入式操作系统实现

随着现代科学技术的快速发展，适用于各种情况的嵌入式操作系统层出不穷，不同系统的特点存在有很大的差距。在进行嵌入式操作系统研究的过程中，加强对已有系统的分析和研究工作，能够使系统开发更加顺利，可以有效避免系统开发设计中出现的问题。

4.1 主机、目标机的体系结构

在当前的操作系统开发设计工作当中，主机和目标机方法是一种常见的应用方法。在进行系统设计时，采用凹凸及方法会因为工具缺乏导致无法进行掌控，这无疑增加了系统开发的难度。在系统开发时，如果主机、目标机选择将开发的工具放在主机上，在目标机上放操作系统和核心模块，目标机上操作系统提供对跟踪调试进行支持的手段。这样，设计者就能够在目标机上对嵌入式操作系统和相关应用软件进行运行，开发和调适就可以通过主机进行，这样可以使嵌入式操作系统变得更加简单。

4.2 划分模块

当前嵌入式系统在诸多领域有着广泛的应用，根据不同的应用目的，期功能和结构也存在明显差异。因此，在进行操作系统设计时需要以应用目的为基础，对其功能和结构进行仔细划分，增强操作系统针对性和灵活性。目前，增强操作系统的模块性是嵌入式操作系统发展的一个重要的方向。其具体的实施方法主要是将嵌入式操作系统中的一些核心的功能独立出来，将其设计成独立的方便拆卸的模块。

4.3 加强对现有资源的管理

虽然，在现代科学技术的支撑下进行系统设计有多便利，但是要重新设计一个新的系统其花费的时间仍旧比较长。为了有效节省系统开发时间，节省系统开发成本，在进行软件开发和设计时，要加强对已有的系统资源的利用，将适用的资源应用到系统开发工作当中不仅能够节省时间，还能使开发的系统适用性更强。

4.4 制订科学的API标准

在进行嵌入式操作系统具体开发时，为了保证设计的系统的透明性和无关性，满足使用者的具体需求，在进行系统开发和设计时必须认真考虑用户提供的标准和API，这样才能增强系统开发的针对性，满足用户实际需要。在进行操作系统的设计中，为了保证系统整体性能还需要在设计的过程中严格遵循以下原则：在进行操作系统设计时要利用最新的相关计算机技术，保证整个系统的性价比会更高；在进行系统设计时要保证设计的系统和操作系统之间匹配性良好；在进行系统设计的过程中在保证各项功能的基础上，要保证设计精简，节约系统开发成本。

5 结语

目前，随着现代科学技术的不断更新、变革，在进嵌入式操作系统的开发中需要充分和现代计算机技术、互联网技术以及通信技术结合起来，努力促进计算机硬件设备的不断进步。从整体上看，嵌入式操作系统在计算机当中发挥着十分重要的作用，只有根据时代发展的需要，不断将最新的技术融入嵌入式操作系统的设计当中，才能对系统功能进行不断优化，才能适应新的需要。

[1]许四平.计算机嵌入式操作系统初探[J].电子技术与软件工程，2015（10）：205-206.

[2]黄良峰.计算机嵌入式操作系统研究[J].吉林广播电视大学学报，2012（5）：128-129.

[3]张晓莹.计算机嵌入式操作系统初探[J].信息与电脑（理论版），2012（3）：32-35.

[4]孙瑞.浅析计算机嵌入式操作系统[J].科技资讯，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，陕西西安，硕士研究生，工程师；研究方向：计算机硬件课程嵌入式于网络教学。