实时操作系统的必备特性与发展趋势_韩青1
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2022-08-03
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２００４．２
／
下半月
ｗｗｗ．ｅｅｐｗ．ｃｏｍ．ｃｎ
TECHNOLOGIES & APPLICATIONS
技术与应用
技术与应用
随
着信息家电的普及，智能化、网络化将无所不
在，所有这些都离不开嵌入式软件，而在嵌入
式软件中最核心的莫过于 ＲＴＯＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ
Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，实时操作系统）。微软已经推出了
Ｗｉｎｄｏｗｓ 的嵌入式版本——Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ。而风靡一时的
Ｌｉｎｕｘ也在嵌入式系统中扮演着重要角色。传统桌面操作
系统和嵌入式操作系统的界线似乎也在淡化。
但用于嵌入式环境的操作系统ＲＴＯＳ 与桌面操作系
统有很多本质的不同。这些不同的特性导致产品开发的
不同结果。
嵌入式环境给人的第一印象就是占用空间小。所以，
普通的 Ｌｉｎｕｘ 或者 Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统要变成嵌入式操作
系统，首先就是要进行裁剪。然而，与桌面环境相比，嵌
入式环境对于操作系统系统要求不仅仅是“小”，二者在
设计要求上有着本质的不同。这些不同主要体现在可裁
剪性、实时性和可靠性等三个方面。
随机应变，可裁剪性
从硬件环境来看，桌面操作系统具有标准化的
ＣＰＵ、存储和 Ｉ／Ｏ 架构，而嵌入式环境中的 ＲＴＯＳ的硬件
环境只有标准化的ＣＰＵ，没有标准化的存储、Ｉ／Ｏ和显示
器架构。
从应用环境来看，桌面操作系统面向复杂多变的应
用，而 ＲＴＯＳ 面向单一设备的单一应用。
从开发界面来看，桌面操作系统试图给开发人员提
供一个“黑箱”，让开发人员通过一系列标准的系统调用
来使用操作系统中的功能，而嵌入式试图为开发人员提
供一个“白箱”，让开发人员可以自主控制系统的所有资
源。
总之，桌面操作系统的研究开发指导思想是尽可能
在不改变自身的前提下具有广泛的适应性。也就是说：不
论应用环境怎么变化，最好都不要对自身内部产生什么
影响，也不要求自身做太多的变化。反过来，应用于嵌
入式环境的ＲＴＯＳ，在研发的时候就必须立足于改变自
身、开放自身，让开发人员可以根据硬件环境和应用环
境的不同而对操作系统进行灵活的裁剪和配置，因为对
于任何一个具体的嵌入式设备，它的功能是确定的，因
此只要从原有操作系统中把这个特定应用所需的功能拿
进来即可。
应当指出的是：如果一个操作系统平台只能依靠手
工的方式去掉一些代码，这根本就不是可裁剪性。所谓
可裁剪性是在软件工程阶段利用软件配置方法实现软件
构件的“即插即用”。
可裁剪性带给用户的一个最直接的好处是硬件成本
降低，这对于成本敏感的应用，如消费电子类设备，具
有重要的现实意义。由于设备中只包含应用程序用到的
那部分操作系统功能，这就使得系统变得简单、易把握，
从而提高系统的可靠性。
精确到位，实时性
许多人都把实时性理解为速度快。那么，速度快到
什么程度才算是达到实时性呢？其实，所谓实时性，其
核心含义在于确定性，而不是单纯的速度快。也就是说，
ＲＴＯＳ 所要求的是在规定的时间内做完应该做的事情，
并且操作系统的行为（执行线索）是确定的，这是写出高
可靠性程序的基础。如果完成同样的动作，有的时候快，
■ 风河系统公司首席代表 韩青
实时操作系统的必备特性与发展趋势
ＲＴＯＳ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｔｒｅｎｄｓ
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