Встроенная операционная система представляет собой операционную систему для встраиваемых компьютерных систем . Встроенные операционные системы - это компьютерные системы, разработанные для определенной цели, чтобы повысить функциональность и надежность для решения конкретной задачи. [1] Эффективность использования ресурсов достигается за счет потери некоторых функциональных возможностей или детализации, которые предоставляют более крупные компьютерные операционные системы, включая функции, которые могут не использоваться специализированными приложениями, которые они запускают. В зависимости от метода, используемого для многозадачности, этот тип ОС часто рассматривается как операционная система реального времени или RTOS . Встроенные системы в основном используются как операционные системы реального времени. QNX ,WinCE и VxWorks сегодня являются наиболее широко используемыми встроенными операционными системами. [1] [ ненадежный источник? ]
Все встраиваемые системы содержат процессор и программное обеспечение. Должно быть место для программного обеспечения для хранения исполняемого кода и временное хранилище для операций с данными во время выполнения. Они имеют форму ПЗУ и ОЗУ соответственно. Все встроенные системы также должны содержать некоторую форму входов и выходов для функционирования. За исключением этих немногих общих функций, остальное встроенное оборудование обычно уникально и варьируется от приложения к приложению. [2] Аппаратное обеспечение, на котором работает встроенная операционная система, может быть очень ограничено в ресурсах, поэтому встроенная конструкция этих операционных систем может иметь узкую область применения, адаптированную к конкретному приложению, для достижения желаемой работы при этих ограничениях. Встроенная операционная система, которая организует и контролирует оборудование, обычно определяет остальное необходимое встроенное оборудование.
Чтобы лучше использовать вычислительную мощность ЦП , разработчики программного обеспечения могут писать критический код непосредственно на ассемблере . Этот машинно-эффективный язык может потенциально привести к увеличению скорости и детерминированности за счет переносимости и ремонтопригодности. Часто, встроенные операционные системы , полностью написанные на более портативных языках, такие как C , однако.
Важное различие между большинством встроенных операционных систем и настольных операционных систем заключается в том, что приложение, включая операционную систему, обычно статически связано в единый исполняемый образ. В отличие от настольной операционной системы, встроенная операционная система не загружает и не запускает приложения. [3] Это означает, что система может запускать только одно приложение.
История
Разработка встроенных операционных систем
В конце 1970-х годов была предложена концепция многозадачного ядра в реальном времени. В 1980-е годы, когда применение встроенных систем становилось все более и более сложным, встроенная операционная система с многозадачным ядром в реальном времени не могла удовлетворять требованиям разработки встроенных систем. Ядро многозадачности в реальном времени начало развиваться в полноценную многозадачную операционную систему в реальном времени ( RTOS ), которая включала в себя сеть, файловую среду, среду разработки и отладки.
В настоящее время RTOS сформировала целую индустрию в мире. Первое в мире коммерческое встроенное ядро реального времени (VRTX32) было разработано Ready System в 1981 году. Затем, в 1993 году, Ready System и известная компания-производитель встроенного программного обеспечения из Кремниевой долины Microtec Research Merger разработали два новых ядра RTOS: VRTX32 и VRTXsa на основе VRTXmc. . В то же время появляется интегрированная среда разработки VRTX (Spectra), которая значительно улучшает разработку встроенного программного обеспечения.
Microsoft , которая доминирует в операционных системах для настольных ПК, также выпустила свою собственную встроенную операционную систему 460 в 1996 году. Встроенная операционная система - WinCE , которая изначально основана на Windows 95 в версии 1.0, а затем в версии 2.0 и версии 3.0, вплоть до 6.0 версия, поддерживающая x86, ARM, SH4, MIPS и другие архитектуры процессора. WinCE - это вытесняющая многопоточная операционная система. Через поток WinCE лучше реализовать планирование задач встроенной операционной системы, взаимодействие между задачами, взаимное исключение и другие функции. Для решения проблемы инверсии приоритета при упреждающем планировании в реальном времени в WinCE реализован механизм инверсии приоритета. [4]
Наступление новой эры встраивания
В настоящее время в системе Интернета вещей используются тысячи встроенных устройств, а в автомобиле используются сотни датчиков. По сравнению с традиционной встроенной системой, система Интернета вещей требует меньшего энергопотребления, безопасна и надежна и имеет возможность создания одноранговой сети . Секция связи должна обеспечивать преобразование между различными протоколами связи, а прикладной уровень должен иметь возможность облачных вычислений . Это выдвигает более высокие требования к дизайну операционной системы.
Смотрите также
- Встроенный Linux
- Встраиваемый Linux Kernel Подмножество , Linux операционная система , которая умещается на дискету
- Список встроенных операционных систем
- OpenWrt
- Принцип наименьших привилегий (компьютерная безопасность)
Рекомендации
- ^ а б Джабин, Камар; Хан, Фазлуллах; Хаят, Мухаммад Нуман; Хан, Харун; Ян, Сайед Рухулла; Уллах, Фарман (11.05.2016). «Обзор: встроенные системы, поддерживаемые различными операционными системами» . arXiv: 1610.07899 [cs] .
- ^ Сагер, П.М. (ноябрь 2002 г.). «Встроенные операционные системы для приложений реального времени» (PDF) . Группа электронных систем, Департамент ЭЭ, ИИТ Бомбей : 14 - через Google Scholar.
- ^ Программирование встроенных систем , второе издание, Майкл Барр и Энтони Масса
- ^ КЛЫК, Вэй-Минь; ЧЭНЬ, Сян-Нин (14.06.2017). «История и перспективы встроенной операционной системы» . Сделки DEStech по инженерным и технологическим исследованиям (iceeac). DOI : 10.12783 / dtetr / iceeac2017 / 10768 . ISSN 2475-885X .