盤(pán)點(diǎn)uC/OS和uClinux操作系統的對比

uClinux的這種多進(jìn)程實(shí)現機制同它的內存管理緊密相關(guān)。uClinux針對沒(méi)有mmu處理器開(kāi)發(fā)，所以被迫使用一種flat方式的內存管理模式，啟動(dòng)新的應用程序時(shí)系統必須為應用程序分配存儲空間，并立即把應用程序加載到內存。缺少了MMU的內存重映射機制，uClinux必須在可執行文件加載階段對可執行文件reloc處理，使得程序執行時(shí)能夠直接使用物理內存。

3.內存管理

在A(yíng)NSI C中是使用malloc和free兩個(gè)函數來(lái)動(dòng)態(tài)分配和釋放內存。但在嵌入式實(shí)時(shí)系統中，多次這樣的錯作會(huì )導致內存碎片，且由于內存管理算法的原因，malloc和free的執行時(shí)間也是不確定。

uC/OS-II中把連續的大塊內存按分區管理。每個(gè)分區中包含整數個(gè)大小相同的內存塊，但不同分區之間的內存快大小可以不同。用戶(hù)需要動(dòng)態(tài)分配內存時(shí)，系統選擇一個(gè)適當的分區，按塊來(lái)分配內存。釋放內存時(shí)將該塊放回它以前所屬的分區，這樣能有效解決碎片問(wèn)題，同時(shí)執行時(shí)間也是固定的。

uClinux不能使用處理器的虛擬內存管理技術(shù)(應該說(shuō)這種不帶有MMU的處理器在嵌入式設備中相當普遍)。uClinux仍采用存儲器的分頁(yè)管理，系統在啟動(dòng)時(shí)把實(shí)際存儲器進(jìn)行分頁(yè)。在加載應用程序時(shí)程序分頁(yè)加載。但是由于沒(méi)有MMU管理，所以實(shí)際上uClinux采用實(shí)存儲器管理策略(real memeory management)。這一點(diǎn)影響了系統工作的很多方面。uClinux系統對于內存的訪(fǎng)問(wèn)是直接的，(它對地址的訪(fǎng)問(wèn)不需要經(jīng)過(guò)MMU，而是直接送到地址線(xiàn)上輸出)，所有程序中訪(fǎng)問(wèn)的地址都是實(shí)際的物理地址。操作系統對內存空間沒(méi)有保護(這實(shí)際上是很多嵌入式系統的特點(diǎn))，各個(gè)進(jìn)程實(shí)際上共享一個(gè)運行空間(沒(méi)有獨立的地址轉換表)。 一個(gè)進(jìn)程在執行前，系統必須為進(jìn)程分配足夠的連續地址空間，然后全部載入主存儲器的連續空間中。與之相對應的是標準Linux系統在分配內存時(shí)沒(méi)有必要保證實(shí)際物理存儲空間是連續的，而只要保證虛存地址空間連續就可以了。此外磁盤(pán)交換空間也是無(wú)法使用的，系統執行時(shí)如果缺少內存將無(wú)法通過(guò)磁盤(pán)交換來(lái)得到改善。

4.移植

要使?C/OS-Ⅱ正常運行，處理器必須滿(mǎn)足以下要求：

1. 處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重入代碼。

2. 用C語(yǔ)言就可以打開(kāi)和關(guān)閉中斷。

3. 處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時(shí)中斷(通常在10至100Hz之間)。

4. 處理器支持能夠容納一定量數據(可能是幾千字節)的硬件堆棧。

5. 處理器有將堆棧指針和其它CPU寄存器讀出和存儲到堆?；騼却嬷械闹噶?。

像Motorola 6805系列的處理器不能滿(mǎn)足上面的第4條和第5條要求，所以?C/OS-Ⅱ不能在這類(lèi)處理器上運行。

uClinux的移植大致可以分為3個(gè)層次：

1.結構層次的移植。如果待移植處理器的結構不同于任何已經(jīng)支持的處理器結構，則需要修改linux/arch目錄下相關(guān)處理器結構的文件。雖然uClinux內核代碼的大部分是獨立于處理器和其體系結構的，但是其最低級的代碼也是特定于各個(gè)系統的。這主要表現在它們的中斷處理上下文、內存映射的維護、任務(wù)上下文和初始化過(guò)程都是獨特的。這些例行程序位于linux/arch/目錄下。由于Linux所支持體系結構的種類(lèi)繁多，所以對一個(gè)新型的體系，其低級例程可以模仿與其相似的體系例程編寫(xiě)。

2.平臺層次的移植。如果待移植處理器是某種uClinux已支持體系的處理器，則需要在相關(guān)體系結構目錄下建立相應目錄并編寫(xiě)相應代碼。如MC68EZ328就是基于無(wú)MMU內核的m68k內核的。移植需創(chuàng )建linux/arch/m68knommu/platform/ MC68EZ328目錄，并在其下編寫(xiě)跟蹤程序(實(shí)現用戶(hù)程序到內核函數的接口等功能)、中斷控制調度程序和向量初始化程序等。

3.板級移植。如果所用處理器已被uClinux支持，就只需要板級移植了。板級移植需要在linux/arch/?platform/中建立一個(gè)相應板的目錄，再在其中建立相應的啟動(dòng)代碼crt0_rom.s或crt0_ram.s和鏈接描述文檔rom.ld或ram.ld就可以了。板級移植還包括驅動(dòng)程序的編寫(xiě)和環(huán)境變量設置等內容。

5.結束語(yǔ)

通過(guò)對uC/OS和uClinux的比較可以看出，這兩種操作系統在應用方面各有優(yōu)劣。uC/OS占用空間少、執行效率高、實(shí)時(shí)性能優(yōu)良，且針對新處理器的移植相對簡(jiǎn)單。UClinux則占用空間相對較大，實(shí)時(shí)性能一般，針對新處理器的移植相對復雜。但是，uClinux具有對多種文件系統的支持能力、內嵌了TCP/IP協(xié)議，可以借鑒Linux豐富的資源，對一些復雜的應用，uClinux具有相當優(yōu)勢?？傊?，操作系統的選擇是由嵌入式系統的需求決定的。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是，小型控制系統可充分利用uC/OS小巧且實(shí)時(shí)性強的優(yōu)勢;如果開(kāi)發(fā)PDA和互聯(lián)網(wǎng)連接終端等較和為復雜的系統，則uClinux是不錯的選擇。

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