【嵌入式】操作系统相关概念

关于嵌入式操作系统中基础概念的一些解析与理解~ヾ(◍°∇°◍)ﾉﾞ简单易懂~~

目录

        一、操作系统相关概念

        二、高级操作系统特性

        三、时间片轮转与上下文切换

        四、操作系统与资源调度

        五、资源调度与资源争抢

        六、中断系统

        七、实时操作系统和非实时操作系统

        总结​

一、操作系统相关概念

        操作系统——为解决计算机资源争抢而编写的一个程序（软件、程序、while（true）的死循环）

        任务——计算机需要完成的某一项工作（程序员编写的一段代码，即需求）

        资源争用——多个任务在执行的过程中需要共享有限的资源

        顺序执行——任务一个接一个地执行（如DOS操作系统）

        多任务并行——同时运行多个任务（系统资源充足的情况下）（在单核的MCU上，多任务并行只是为宏观表现，微观程度上实际上仍为单独执行，只是切换速度快）

        任务优先级——根据任务的重要性和使用频率决定工作的优先级（为每个人物分配一个优先级值，表示任务的重要性）

        进程——正在进行的任务

        系统资源（如STC机中，有中断有IO有内存有CPU的运算）

        系统资源的冲突

二、高级操作系统特性

        任务切换——从满足A的需求任务切换到满足B的需求任务

        多任务并行

        任务优先级

三、时间片轮转与上下文切换

        合理时间片轮转+上下文切换=高效任务管理，资源分配

        时间片——为每个任务的需求来分配一段度定的时间，时间段内一对一进行；挨个任务进行轮转

        上下文切换——在任务之间进行状态切换的过程（状态记忆-但一定需记住前一个任务的状态，以便在下一个时间片回到该任务时继续原进度处理）

四、操作系统与资源调度

        优先级分配+时间片轮转=合理分配有限资源，管理不同任务之间的资源争抢问题

        优先级分配

        时间片轮转

五、资源调度与资源争抢

        批处理+优先级分配+时间片轮转=合理分配CPU的ALU计算资源，确保各个任务得到执行，同时避免资源的浪费和争抢

        批处理——按顺序挨个执行（DOS操作系统下的一个batch）

        优先级分配——根据任务的紧急程度和重要性来分配资源

        时间片轮转——为每个任务分配一定的时间片来使用资源

六、中断系统

        中断——突发事件（需响应处理，在中断处理函数中处理）

        当一个突发事件(例如外部设备发送的信号、计时器到期或者紧急错误)发生时，CPU会暂停正在执行的任务，转而处理这个突发事件。处理完中断后，CPU会返回到原来的任务，从中断前的位置继续执行。在计算机系统中，中断使得CPU能够在执行任务的同时，及时响应和处理紧急事件，提高系统的实时性和灵活性。

七、实时操作系统和非实时操作系统

        非实时操作系统——对任务的执行时间不确定，没有严格时间限制的操作系统

        实时操作系统——对时间片要求严格，需要在特定时间内完成任务的操作系统（并不是必须知道每个任务执行的结束时间，而是必须知道每个任务的响应时间）；又分为硬实时操作系统与软实时操作系统

                ·硬实时操作系统（如Free RTOS）——时间片到来时立刻响应，没有任何拖延；任务必须在严格时间限制内完成，否则可能导致系统失效或者产生严重后果

                ·软实时操作系统（如Linux内核）——也为现在得到相应，但可延迟若干毫秒或一两个周期（不会对整体产生严重影响的情况下）；任务有时间限制，三是即使没有完全满足时间要求，也不回导致系统失效或产生严重后果

                基于时间片切换的操作系统属于软实时操作系统

总结