uclinux與ucos區別

嵌入式系統是以嵌入式計算機為核心，面向用戶(hù)、面向產(chǎn)品、面向應用，軟硬件可裁減的，適用于對功能、可靠性、體積、成本、功耗等綜合性能有嚴格要求的計算機系統。隨著(zhù)嵌入式系統的廣泛應用，傳統的前/后臺程序開(kāi)發(fā)機制已經(jīng)不能滿(mǎn)足日益復雜和荷記得的實(shí)現要求，因而現場(chǎng)常常采用嵌入式產(chǎn)時(shí)操作系統PROS(Real TIme OperaTIon System)開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)多任務(wù)系統。嵌入式實(shí)時(shí)操作系統一般可以提供多任務(wù)的任務(wù)調度、時(shí)間管理、任務(wù)間通信和同步以及內存管理MMU(Memory Manager Unit)等重要服務(wù)，使得嵌入式應用程序易于設計和擴展。采用RTOS可以使嵌入式產(chǎn)品更可靠、開(kāi)發(fā)周期更短。在嵌入式應用中使用RTOS已經(jīng)成為當前嵌入式應用的一個(gè)熱點(diǎn)。

完成簡(jiǎn)單功能的嵌入式系統一般不需要操作系統。如，以前許多MCS51系列單片機組成的小系統就只是利用軟件實(shí)現簡(jiǎn)單的控制環(huán)路;但是隨著(zhù)所謂后PC時(shí)代的來(lái)臨，嵌入式系統設計日趨復雜，嵌入式操作系統就必不可少了。

嵌入式RTOS在系統實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴(lài)性、軟件固化以及應用的專(zhuān)業(yè)性等方面具有較為突出的優(yōu)勢。一般而言，嵌入式操作系統不同于一般意義的計算機操作系統，它有占用空間小、執行效率高、方便進(jìn)行個(gè)性化定制和軟件要求固化存儲等特點(diǎn)。

UC/OS和uClinux操作系統是用兩種性能優(yōu)良、源碼公開(kāi)且被廣泛應用的免費嵌入式操作系統，可以作為研究實(shí)時(shí)操作系統和非實(shí)時(shí)操作系統的典范。

uC/OS

uC/OS II(Micro Control OperaTIon System Two)是一個(gè)可以基于ROM運行的、可裁減的、搶占式、實(shí)時(shí)多任務(wù)內核，具有高度可移植性，特別適合于微處理器和控制器，是和很多商業(yè)操作系統性能相當的實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)。為了提供最好的移植性能，uC/OS II最大程度上使用ANSI C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并且已經(jīng)移植到近40多種處理器體系上，涵蓋了從8位到64位各種CPU(包括DSP)。

uC/OS II可以簡(jiǎn)單的視為一個(gè)多任務(wù)調度器，在這個(gè)任務(wù)調度器之上完善并添加了和多任務(wù)操作系統相關(guān)的系統服務(wù)，如信號量、郵箱等。其主要特點(diǎn)有公開(kāi)源代碼，代碼結構清晰、明了，注釋詳盡，組織有條理，可移植性好，可裁剪，可固化。內核屬于搶占式，最多可以管理60個(gè)任務(wù)。從1992年開(kāi)始，由于高度可靠性、移植性和安全性，uC/OS II已經(jīng)廣泛使用在從照相機到航空電子產(chǎn)品的各種應用中。

μC/OS-II實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統內核被廣泛應用于微處理器、微控制器和數字信號處理器。 μC/OS-II 的前身是μC/OS，最早出自于1992 年美國嵌入式系統專(zhuān)家Jean J.Labrosse 在《嵌入式系統編程》雜志的5 月和6 月刊上刊登的文章連載，并把μC/OS 的源碼發(fā)布在該雜志的BBS 上。

uCLinux

uCLinux表示Micro-Control Linux，即“微控制器領(lǐng)域中的Linux系統”，是Lineo公司的主打產(chǎn)品，同時(shí)也是開(kāi)放源碼的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是針對目標處理器沒(méi)有存儲管理單元MMU(Memory Management Unit)的嵌入式系統而設計的。它已經(jīng)被成功地移植到了很多平臺上。由于沒(méi)有MMU，其多任務(wù)的實(shí)現需要一定技巧。

uClinux從Linux 2.0/2.4內核派生而來(lái)，沿襲了Linux的絕大部分特性。它通常用于具有很少內存或Flash的嵌入式操作系統。在GNU通用許可證的保證下，運行uClinux操作系統的用戶(hù)可以使用幾乎所有的Linux API函數。由于經(jīng)過(guò)了裁剪和優(yōu)化，它形成了一個(gè)高度優(yōu)化，代碼緊湊的嵌入式Linux。

它具有體積小、穩定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò )功能、完備的對各種文件系統的支持，以及豐富的API函數等優(yōu)點(diǎn)。uClinux與Linux在兼容性方面表現出色，uClinux除了不能實(shí)現fork()外，其余uClinux的API函數與標準Linux完全相同。

兩種嵌入式操作系統主要性能比較

嵌入式操作系統是嵌入式系統軟硬件資源的控制中心，它以盡量合理的有效方法組織多個(gè)用戶(hù)共享嵌入式系統的各種資源。其中用戶(hù)指的是系統程序之上的所有軟件。所謂合理有效的方法，指的就是操作系統如何協(xié)調并充分利用硬件資源來(lái)實(shí)現多任務(wù)。復雜的操作系統都支持文件系統，方便組織文件并易于對其規范化操作。

嵌入式操作系統還有一個(gè)特點(diǎn)就是針對不同的平臺，系統不是直接可用的，一般需要經(jīng)過(guò)針對專(zhuān)門(mén)平臺的移植操作系統才能正常工作。進(jìn)程調度、文件系統支持和系統移植是在嵌入式操作系統實(shí)際應用中最常見(jiàn)的問(wèn)題，下文就從這幾個(gè)角度入手對uc/os和uclinux進(jìn)行分析比較。

進(jìn)程調度

任務(wù)調度主要是協(xié)調任務(wù)對計算機系統內資源(如內存、i/o設備、cpu)的爭奪使用。進(jìn)程調度又稱(chēng)為cpu調度，其根本任務(wù)是按照某種原則為處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程分配cpu。由于嵌入式系統中內存和i/o設備一般都和cpu同時(shí)歸屬于某進(jìn)程，所以任務(wù)調度和進(jìn)程調度概念相近，很多場(chǎng)合不加區分，下文中提到的任務(wù)其實(shí)就是進(jìn)程的概念。

進(jìn)程調度可分為“剝奪型調度”和“非剝奪型調度”兩種基本方式。所謂“非剝奪型調度”是指：一旦某個(gè)進(jìn)程被調度執行，則該進(jìn)程一直執行下去直至該進(jìn)程結束，或由于某種原因自行放棄cpu進(jìn)入等待狀態(tài)，才將cpu重新分配給其他進(jìn)程。所謂“剝奪型調度”是指：一旦就緒狀態(tài)中出現優(yōu)先權更高的進(jìn)程，或者運行的進(jìn)程已用滿(mǎn)了規定的時(shí)間片時(shí)，便立即剝奪當前進(jìn)程的運行(將其放回就緒狀態(tài))，把cpu分配給其他進(jìn)程。

作為實(shí)時(shí)操作系統，uc/os是采用的可剝奪型實(shí)時(shí)多任務(wù)內核?？蓜儕Z型的實(shí)時(shí)內核在任何時(shí)候都運行就緒了的最高優(yōu)先級的任務(wù)。uc/os中最多可以支持64個(gè)任務(wù)，分別對應優(yōu)先級0~63，其中0為最高優(yōu)先級。調度工作的內容可以分為兩部分：最高優(yōu)先級任務(wù)的尋找和任務(wù)切換。

其最高優(yōu)先級任務(wù)的尋找是通過(guò)建立就緒任務(wù)表來(lái)實(shí)現的。uc/os中的每一個(gè)任務(wù)都有獨立的堆?？臻g，并有一個(gè)稱(chēng)為任務(wù)控制塊tcb(task control block)數據結構，其中第一個(gè)成員變量就是保存的任務(wù)堆棧指針。任務(wù)調度模塊首先用變量ostcbhighrdy記錄當前最高級就緒任務(wù)的tcb地址，然后調用os_task_sw()函數來(lái)進(jìn)行任務(wù)切換。