深入理解和实现连载的前生今世

1、RTOS 的前生今世如果读者对 RTOS 的前生今世感，可以仔细读读操作系统史话这个连载教授花了很多精力编写了的文章，http/embedded/325438，作者这组资料。本文从结构的差异来简要分析 RTOS 的特点以及来由。常见的结构可以分为轮询系统、前系统和多任务系统。需要明确的是，这些方案是根据应用的具体需求，各有各自的特点和适用的场景。每种方案都有它产生的年代、硬件资源的发展阶段和所适合的应用领域，只能说是技术的发展，是针对应用方案的细分。只有最适合的，没有最好的。当有人非呵”。哪个方案才是好的方案时，大可以“呵首先说一下轮询系统。这种方案是最简单的一种结构，主程序是一段无限循环的代

2、码，在循环中顺序查询各个条件，如果满足就执行相应的操作。这种方案的好处是实现简单，逻辑清晰，便于开发掌握。但是每个事件的查询和处理时间是不能确定的。假如前面的操作时间较长，那么后面的操作必然会被延迟。图 轮询系统结构在上图中，假如步骤 1 操作需要很久，那么步骤 2 必然得不到及时处理，如果步骤 2的工作很重要或者很紧急，那么系统的性能和响应能力就很差了。相对轮询系统，前系统对外部事件的处理做了优化。前系统是由中断驱动的。主程序依然是一段无限循环的代码，称为程序，而事件的响应则由中断来完成，称为前台程序。在程序执行的时候，如果有外部事件发生，则前台的中断程序会打断程序。程序完在完成必要的事件响

3、应之后，前台中断程序退出并通知程序来继续操作。由成事件的后继处理，比如数据的分析等操作。从代码功能上讲，事件的响应和处理分为了两个部分。因为中断自身有优先级和嵌套的功能，所以优先级高的事件能够得到及时响应。但程序仍然需要按顺序的处理各个事件的后继事务。前系统演示如下图所示：图 前系统结构上图所示，在中断源之间有优先级的概念。ISR 会首先响应事件，简单的事件可以在 ISR之中直接处理，复杂的情况下则下必要数据和状态标记。等所有中断处理结束后，将由主函数顺序处理各个事务。也就是说，事件的响应是支持优先级的，但事件的最终处理却是顺序的。使用中断来代替轮询方案中事件的查询操作，所以相对轮询方案，前对

4、事件的响应能力有较大改善。系统和前系统相比，多任务系统在响应事件的时候，同样是由多个中断处理程序完成的。但是对于事件的后继操作则是由多个任务来处理的。也就是说每个任务处理它所负责的事件。在基于优先级的多任务系统中，因为任务间优先级的关系，那么优先级高的任务到优先处理。这样优先级高的事件就按比例轮流占用处理器。得到处理；在基于分时机制的多任务系统中，则任务间多任务机制如下图所示：图 多任务系统结构在上图中，中断用来响应事件，事件的后续操作则由任务来完成。中断和任务都有优先级的概念。假如其中中断2 和任务2 处理的事件是紧急的或者重要的，那么当中断2 发生时，即使其他任务或者中断正在处理，那么也会

5、被抢占，最终任务 2 会优先得到运行机会。因为多任务操作系统允许将具体的应用系统分成若干个相对独立的任务来管理，所以多任务操作系统的使用可以简化应用应用程序的设计，系统也变得简洁和便于实时性要求严格的事件都能得到及时可靠的处理。和扩展。对从事件和数据处理的角度考虑，可以把整个应用流程简化为事件响应和事件处理两个阶段。从这两个阶段采用的不同技术出发，可以清晰合理的来分析上面介绍的这三种结构方案。以下是对三种结构的比较表 11 常见模型通过上面的比较，好坏的标准。可以清楚的看到结构上的不同和发展，但这并不是系统结构多任务系统，指的就是基于多任务操作系统的应用开发模型。本文介绍的就是的操作系统的部件：操作系统内核的设计和实现。它的主要功能包括：任务管理、模型事件响应事件处理特点轮询系统主程序主程序轮询响应事件，轮询处理事件前系统前台多个中断程序单个主程序实时响应事件，轮询处理事件多任务系统多个中断程序多个任务实时响应事件，实时处理事件任务调度、任务同步、互斥和通讯、设备管理、中断管理、时间管理等。而像图形用户接口、文件系统、TCP/IP 协议、它功能模块。数据库引擎等，则可以归为操作