嵌入式操作系统不同于传统的桌面操作系统,用户不能直接执行它们,不同于桌面操作系统的无处不在,嵌入式操作系统隐藏在我们的视野之外,很多人甚至不知道它们的存在。
什么是嵌入式操作系统,它与非嵌入式操作系统有何不同?
嵌入式操作系统(EmbeddedOperatingSystem,简称:EOS)是指用于嵌入式系统的操作系统。嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件,通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度,控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征,能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。在嵌入式领域广泛使用的操作系统有:嵌入式实时操作系统μC/OS-II、嵌入式Linux、VxWorks、Intewell操作系统等。
嵌入式操作系统如何工作?
嵌入式操作系统与普通操作系统一样工作,但有一些关键区别。由于嵌入式操作系统用于管理资源远少于成熟的桌面操作系统的系统,因此它非常高效并且只执行一组固定的功能。
在最高级别,只要带有嵌入式系统的设备通电,为设备供电的嵌入式操作系统就会启动。在这个启动阶段,嵌入式系统运行所需的所有代码,包括操作系统,也被加载并准备好执行。
因此,与桌面操作系统不同,嵌入式操作系统不需要在每次需要执行功能时都从内存中加载代码,所以嵌入式操作系统就比桌面操作系统运行就快速,这也是嵌入式操作系统的一个优势。
嵌入式操作系统的类型有哪些?
嵌入式操作系统是为满足将要使用的系统的需求而定制的。一些嵌入式操作系统控制仅重复执行一项任务的系统,而其他嵌入式操作系统则管理一次执行多项任务的系统。
一般来说,嵌入式操作系统分为多任务、实时和单循环。
多任务处理
多任务嵌入式操作系统是控制需要执行多个任务的嵌入式系统的操作系统。如果嵌入式系统中使用的微处理器有能力,这些任务可以同时执行,或者它们可以根据调度算法被调度运行。
多任务嵌入式操作系统的一个示例是智能扬声器等物联网设备中使用的操作系统。智能音箱不仅要输出音乐,还要连接互联网和搜索音乐。
实时
实时嵌入式操作系统是在严格的时间限制下工作的操作系统。这样的嵌入式操作系统必须在分配的时间内接收和处理输入,否则系统将失败。
这里以汽车紧急制动系统为例。汽车在行驶过程中一旦系统检测到即将发生碰撞,嵌入式操作系统就会激活制动系统。如果操作系统未能及时启动刹车,可能会发生碰撞并造成严重后果。
单循环
单循环嵌入式操作系统是一种重复执行单个功能的操作系统。这种嵌入式操作系统的唯一工作是在循环中获取输入并产生输出。
单循环嵌入式操作系统的一个常见示例是运动感应灯中使用的操作系统。运动感应灯感应运动,如果检测到运动,嵌入式系统会打开灯。
嵌入式与非嵌入式操作系统有什么区别?
嵌入式操作系统和非嵌入式操作系统的最大区别在于操作系统运行的应用程序集。在嵌入式操作系统的情况下,应用程序集是固定的。嵌入式系统的硬件旨在运行特定的应用程序集。
另一方面,Windows和macOS等非嵌入式操作系统旨在为用户应用程序提供硬件访问权限。用户可以安装他们想要的任何应用程序,只要它被设计为在操作系统上运行。运行非嵌入式操作系统的硬件在某种程度上也是可定制的。
此外,嵌入式操作系统是专用的。换句话说,不同的嵌入式系统有不同的嵌入式操作系统。另一方面,非嵌入式操作系统是通用的,支持各种硬件配置。
通常,嵌入式操作系统控制的系统通常是更大系统的一部分。例如,用于测量房间温度的嵌入式系统可作为更大气候控制系统或最终产品的一部分。
就像我们使用的Windows和macOS系统一样,而非嵌入式操作系统控制最终产品本身。
嵌入式操作系统的常见用途有哪些?
虽然生活中很少会有人提出嵌入式操作系统,可是嵌入式操作系统无处不在。这里仅仅列出一些常用到嵌入式操作系统的地方:用于气候控制和电动汽车系统、飞机导航系统、GPS追踪器和健身追踪器、列车信号灯系统、工业控制系统、汽车电子控制系统、轨道列车控制系统等等...
我们大多数人都没有意识到嵌入式操作系统对我们生活的影响,从我们家中的温度传感器到医疗设备到智能汽车、高铁动车等等的控制操作,嵌入式操作系统对于我们周围的技术发挥作用至关重要。
科技改变世界,正是这些嵌入式操作系统才让我们生活中的一些设备变得更高效。
中国为什么要自主研发国产嵌入式操作系统?
首先,国产化研发以“安全”为首要目的,解决“卡脖子”问题,为数字经济高质量发展打牢安全基石。
为了应对操作系统供应链存在的安全风险,针对各种关键环节开启全盘保护,致力打造自主创新的国产系统,要把信息产业的安全底座牢牢掌握在自己手里。
星星之火到燎原之势,这几年随着国内研发的不断进步,自主研发国产嵌入式操作系统对于提升国家数字空间竞争力、实现高水平科技自立自强具有重要意义。