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摘 要随着计算机技术不断的发展,嵌入式系统技术也在不断的发展.就目前来看,32位微处理器嵌入式系统以其独特的优势已经成为高端嵌入式系统研发的主流.但是这类嵌入式系统的硬件条件相对复杂.在这种情况下,为了更好的支持其运行,研究开发了许多嵌入式操作系统,以此来支持和简化这类操作系统.嵌入式Linux操作系统的出现,凭借其独特的优势满足了嵌入式系统需求,并被广泛的应用到不同领域.
关 键 词嵌入式Linux；操作系统；研究
中图分类号TP39文献标识码A文章编号1674-6708（2012）67-0194-01
基于嵌入式Linux操作系统作为近年来新的系统方案,其不仅能实现全功能桌面计算,也能支持多数嵌入式系统中的芯片,同时其不需要任何费用,这就使得其越来越受欢迎.就目前来看,基于嵌入式Linux操作系统开发和设计方案已经成为嵌入式解决最佳方案.为了使Linux操作系统更好的发挥其作用,嵌入式Linux操作系统在设计的时候,需要对bootloader、操作系统内存管理、进程管理等进行分析.如何更好的对嵌入式Linux操作系统进行研究,已经成为相关部门值得思索的事情.
1对bootloader进行分析
Bootloader指的是硬件中的ROM或Flash中运行驻留运行的程序,其主要作用是辅助主要程序系统完成相应任务.在对嵌入式Linux进行设计的时候,是需要以硬件目标板的特征为依据对bootloader程序进行开发的.开发后使用bootloader进行初始化处理,处理的时候最好在处理器中配置一些寄存器,以方便使用控制命令打开MMU,保证初始化成果.初始化处理后还需要准备初始化硬件设备,不仅要准备初始化内存、flashROM,还要准备中断控制器.一般主机下的下载系统映像到硬件板上接口设备,bootloader通过用网卡驱动程序来对其硬件设备进行驱动的,以实现与客户端程序通讯并下载重要内容；下载的硬件系统一般是由bootloader提供的,系统映像通过bootloader来实现与Shell界面制定内核映像和文件系统映像下载位置,并对目标板上内存地址主要内容进行检测.当目标端的bootloader程序能接收到映像服务程序时,其就可以以串口的方式进行发送,也可以用以太网的形式进行发送.发送完系统映像之后,如果硬件系统允许,bootloader命令就可以将成功的映像写进FlashROM中,以方便对Flash进行推动.此外,bootloader也可以对已经下载的系统进行启动,其不仅可以对RAM中或是Flash中系统进行启动,也可以对具体地址进行启动.
2对内存管理进行分析
内存管理一般是指操作系统的内存管理功能,这种内存管理功能不仅能为操作系统提供一致页面、申请提供依据,也能为地址映射功能或是释放操作提供给依据.毕竟每一个嵌入式应用程序的完成是通过操作系统来完成的.嵌入式系统在保护自身内存空间的时候,是需要嵌入式系统程序员来对编程进行操作的,以保证不越界及自身安全.一些嵌入式处理器可以提供MMU,并具有内存地址映射和寻址功能,方便对内存进行管理.也有些嵌入式系统不存在MMU,但其以虚拟地址的方式对其物理地址进行转换,应用程序只要用虚拟地址寻找相应数据,就能实现内存管理.但是值得注意的是,使用这种虚拟内存方式,就必须有MMU.这种虚拟方式的最大优势就是能在不同结构体系下使用或是两级页式管理.来实现地址转换.但是在实时性要求较高情况下,其不能更好的发挥其虚拟内存的作用.在这种情况下,可以对Linux内存管理部分进行设计和修改,以实现物理地址转换.
3对任务调度进行分析
任务调度管理是能实现多种任务调度的.在对嵌入式Linux系统进行设计的时候,只需要用自身调度方法就能实现任务调度.其在实际操作过程中,主要是以进程或线程方式来实现的,正常情况下,操作系统的调度方式是不能被改变的.然而任务作为操作系统的核心,就不得不对供给方式进行适度的调节.一般Linux使用的调度法是不能抢占的分时度算法,而嵌入式Linux不仅具有一般Linux的功能,同时也可以将任务进行分类型描述,并分别使用不同任务进行调度.为了保证任务调度顺利进行,可以以增加策略标志的形式来分任务类型和调度算法,来实现新的Linux任务调度算法.但这种调度方法是需要考虑其中断处理和进仓抢占方法的.对于外部中断来说,其对系统实时性能是有一定影响的.一旦操作系统中的一小部分需要在关闭中断情况下运行,势必会延迟中断.为了保证运行质量,可以采用双内核模式进行调度,以避免延迟中断；Linux作为一般操作系统,其在实际应用过程中,其吞吐量是比较重要的,尤其是在单处理模式下,其抢占调度法是需要多种操作来完成临界区保护的,在操作过程中很可能产生额外开销,甚至严重影响吞吐量.在这种情况下,可以以任务优先级为依据,用实时任务抢占优先级任务,以获得实时性能,避免进程抢占.
4结论
操作系统作为嵌入式系统核心,操作系统安全与否将直接影响网络通信及软件的安全.为了保证嵌入式系统安全运行,有必要对操作系统进行相应研究,特别是对近几年来应用比较广的嵌入式Linux操作系统进行研究.Linux内核具有高效稳定、易于制定、网路通信和文件管理机制完善等优势,但是其在实际应用过程中,也会出现一些问题.为了更好的发挥嵌入式操作系统优势,还需要从实际出发对系统进行改善.