Komputery przemysłowe i systemy wbudowane

Transkrypt

1 Komputery przemysłowe i systemy wbudowane Systemy operacyjne w systemach wbudowanych 2 KSEM WETI PG October 7, 2015

2 System operacyjny System operacyjny (OS) - opcjonalny w systemach wbudowanych. zbiór bibliotek realizujacych dwie podstawowe usługi: warstwa abstrakcji dla oprogramowania SW, by mogło być mniej zależne od sprzętu (programowanie SW staje się łatwiejsze) zarządzanie globalne zasobami (sprzętowymi i programowymi) systemu wbudowanego

3 Model systemu operacyjnego

4 Jądro systemu Zarządzanie procesami (Process Management) w jaki sposób OS widzi i zarządza innym oprogramowanie SW? system przerwań i detekcji błędów Zarządzanie pamięcią (Memory Management) pamięć SW jest współdzielona przez różne procesy efektywne zarządzanie dostępem i alokacją pamięci Zarządzanie I/O dostęp do urządzeń I/O jest współdzielony przez różne procesy efektywne zarządzanie dostępem i alokacją I/O system zarządzania I/O umożliwia zapis danych do plików w systemie plików

5 Proces Proces tworzony jest przez system operacyjny w celu enkapsulacji informacji związanej z wykonywaniem programu (stos, kod źródłowy, dane wejściowe, etc.) System wielozadaniowy obsługuje jednocześnie wiele procesów

6 Wątek Niektóre wielozdaniowe systemy operacyjne obsługują wątki Wątek dostarcza dodatkowej enkapsulacji instancji programu Wątki podlegają zadaniom (procesom); jeden proces może posiadać wiele wątków Proces posiada własną przestrzeń adresową - tylko jego własne wątki mają do niej dostęp Wątek posiada własny stos Wiele wątków to mniejszy koszt, niż wiele procesów (do realizacji tego samego zadania)

7 Tworzenie procesów (zadań) Model Fork/Exec (IEEE /ISO POSIX standard) - systemy Linux Fork tworzy kopię przestrzeni pamięci procesu-rodzica (dziedziczenie kodu programu, zmiennych) Exec usuwa z pamięci procesu-dziecka wszelkie referencje do programu rodzica i ustawia nowy kod programu procesu-dziecka Model Spawn (inspirowany Fork/Exec) - systemy DOS i MS Windows Proces-dziecko dostaje zupełnie nową przestrzeń pamięci (kod programu i zmienne definiowane w momencie tworzenia procesu-dziecka)

8 POSIX Portable Operating System Interface (IEEE 1003) Standard różnych odmian systemu UNIX początek prac nad standardem (IEEE). Dalszy rozwój: The Open Group, IEEE, firmy: IBM, Sun Microsystems, Hewlett-Packard, NEC Corporation, Fujitsu, Hitachi. Aktualna wersja (trzecia) rok Od roku 2003 jest to norma międzynarodowa ISO/IEC 9945:2003. POSIX standaryzuje: interfejs programistyczny (API) interfejs użytkownika (polecenia systemowe) właściwości powłoki systemowej (zarządzanie procesami, pamięcią i I/O)

9 Formaty plików wykonywalnych ELF (Executable and Linking Format): format UNIX-owy (systemy Linux) nagłówek programu lista segmentów programu lista nagłówków sekcji dane - segmenty i sekcje Class (Java Byte Code): format języka Java strumień bajtów (8-bitowych) items - elementy klasy powiązania z innymi klasami tablica symboli (stałe), deklaracja pól, implementacja metod, referencje symboliczne do innych klas COFF (Common Object File Format): format Unixowy, potem zastąpiony ELF, obecnie w Microsoft Windows i EFI pliki obrazu: nagłówek pliku, nagłówek COFF pliki obiektów: nagłówek COFF.

10 Board Support Packages Board Support Packages (BSPs) - warstwa abstrakcji między systemem operacyjnym a sterownikami urządzeń Pozwalają na podział kodu oprogramowania na: hardware dependent i hardware independent Odpowiedzialne za inicjalizację sterowników w systemie

11 Literatura David J. Katz; Jean J. Labrosse; Jason Andrews; Colin Walls; Robert Oshana; Rick Gentile; Jack Ganssle; Keith E. Curtis; Bob Perrin; Embedded Software, Kamal Hyder Published by Newnes, 2007