嵌入式linux操作系统的组成与版本课件

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1、,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,1,概要,Linux,定义,Linux,种类,Linux,优势,如何选择,linux,版本,Linux,内核简介,1概要Linux定义,2,Linux,的定义,Linux,一般是指,Linux,内核、,Linux,系统、,Li nux,发行版。严格意义上说,Linux,是指由,Linus Torvalds,维护的并发布的内核。它的代码基只包括内核而不包括其它方面的应用。内核提供系统核心服务，如进程管理，进程的调度，虚拟文件系统，内存的管理等等。,嵌入式,Linux,，一般是指把,Linux,内核移植到一个

2、专用嵌入式设备的,CPU,和主板上。现在有很多公司提供嵌入式,Linux,解决方案。通常包括一个移植的内核、嵌入式,Linux,的开发工具以及根据应用需要裁减的应用程序等，有时还提供实时扩展的内核。就大部分而言，嵌入式,Linux,和桌面,Linux,提供的,API,函数和内核源代码都是相同的。,开发工具主要包括源码浏览器、交叉编译器、调试器、,CVS,等项目管理软件等等。这些工具一般都是装在主机上。,2Linux的定义Linux一般是指Linux内核、Linu,3,Linus Torvalds,（莱纳斯,.,托瓦茨）,托瓦兹,1969,年,12,月,28,日出生于芬兰赫尔辛基市,芬兰瑞典。人

3、现受聘于开放源代码开发实验,(OSDL:Open Source Development Labs,Inc),。,Linux,的诞生显得充满了偶然。莱纳斯经常要用他的终端仿真器（,Terminal Emulator,）去访问大学主机上的新闻组和邮件，为了方便读写和下载文件，他自己编写了磁盘驱动程序和文件系统，这些在后来成为了,Linux,第一个内核的雏形。当时，他年仅,21,岁。,在自由软件之父理查德,斯托曼（,Richard Stallman,）某些精神的感召下，莱纳斯很快以,Linux,的名字把这款类,Unix,的操作系统加入到了自由软件基金（,FSF,）的,GNU,计划中，并通过,GPL,

4、的通用性授权，允许用户销售、拷贝并且改动程序，但你必须将同样的自由传递下去，而且必须免费公开你修改后的代码。这说明，,Linux,并不是被刻意创造的，它完全是日积月累的结果，是经验、创意和一小段一小段代码的集合体。,3Linus Torvalds（莱纳斯.托瓦茨）,4,嵌入式,Linux,种类,嵌入式系统的划分一般是根据使用,对象,进行划分，消费类电子、工控设备等。为了更好的理解所设计的系统，可以按照,尺寸,，,时间约束,，,网络,，,用户交互,程度等因素划分。,尺寸：小系统，中等系统，大系统,小系统,CPU,的性能比较低，,ROM2MB RAM4MB,中系统,CPU,的性能中等，,ROM32

5、MB RAM64MB,左右,大系统,CPU,性能高，存储量大,时间约束：实时，非实时,网络连接性,用户交互,4嵌入式Linux种类嵌入式系统的划分一般是根据使用对象进行,5,嵌入式,Linux,种类,是否支持,MMU,不支持,MMU,：,ucLinux,，主要应用在,ARM7,系列微处理系统中，如三星公司的,S3C44B0,，,S3C4510,等，无,MMU,，不支持虚地址，直接访问内存，所有程序中访问的地址都是物理地址。,支持,MMU,：嵌入式,Linux,，主要应用在,ARM9,系列微处理器系统中，如三星公司的,S3C2410,，,Intel,公司的,PXA255,等。,5嵌入式Linux

6、种类是否支持MMU,6,MMU,实现虚拟存储空间,即,将虚拟存储空间影射到实际物理存储空间。,使编程人员不用考虑具体程序所放在物理存储空间的具体位置和程序的大小。,存储器访问权限的控制,任务间通讯，对自己的内存、堆栈等进行保护，只能通过管道、信号量、共享内存等方式进行通讯。,控制,Cache,。,6MMU实现虚拟存储空间,7,Linux,的主要特点,开放性,开放性是指系统遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（,OSI,）国际标准。,多用户,多用户是指系统资源可以被不同用户各自拥有使用，即每个用户对自己的资源（例如：文件、设备）有特定的权限，互不影响。,多任务,多任务是现代计算机的最主要的一

7、个特点。它是指计算机同时执行多个程序，而且各个程序的运行互相独立。,Linux,系统调度每一个进程平等地访问微处理器。,良好的用户界面,Linux,向用户提供了两种界面：用户界面和系统调用。,用户界面可分为基于文本的命令行界面和图形界面，作为人机交互界面。,系统调用给用户提供编程时使用的界面。用户可以在编程时直接使用系统提供的系统调用命令。,7Linux的主要特点开放性,8,Linux,的主要特点,设备独立性,指操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装它们的驱动程序，任何用户都可以象使用文件一样，操纵、使用这些设备，而不必知道它们的具体存在形式。,丰富的网络功能,完善的内置网络是,

8、Linux,的一大特点。,可靠的系统安全,Linux,采取了许多安全技术措施，包括对读、写进行权限控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等。,良好的可移植性,可移植性是指将操作系统从一个平台转移到另一个平台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。,8Linux的主要特点设备独立性,9,嵌入式,Linux,优势,Linux,的费用低；,Linux,的所有部分可以充分地定制；,Linux,可以运行在低档，便宜的硬件平台；,Linux,的功能是强大的；,Linux,对源代码质量有一个高标准；,Linux,内核非常小，而且紧凑；,Linux,有很好的支持；,Linux,有很多合适的工具；,9嵌入式Lin

9、ux优势Linux的费用低；,10,Linux,的版本,内核版本与发型版本,操作系统的,内核版本,指的是在,Linus,本人领导下的开发小组开发出的系统,内核的版本,号,如,2.4.x,2.6.x,。,有一些组织或商业厂家,将,Linux,系统的内核与外围应用软件和文档包装起来,并提供一些系统安装界面和系统设定与管理工具,这样就构成了一个,发行版本,，如,RedHat,红帽子（,FeDora,斐徳拉）、,Debian,蝶变,（,UBuntu,乌本图）。,10Linux的版本内核版本与发型版本,11,如何选择,Linux,的版本,DIY,自己动手做一个满足需要的,Linux,版本,选择商用,Li

10、nux,版本、自由的、免费的,授权和涉及到的授权,是否满足你的需要，是否有合适的开发工具,是否能够提供足够的支持,信誉,文档,11如何选择Linux的版本DIY自己动手做一个满足需要的,12,嵌入式,Linux,发展现状,RT-Linux,RT-Linux,是利用,Linux,进行实时系统开发比较早的尝试，是一种,硬实时操作系统,。目前,RT-Linux,已成功应用于航天飞机的空间数据采集、科学仪器测控，以及电影特技图像处理等众多领域。,RT-Linux,的原理是采用双内核机构，即将,Linux,的内核代码进行少量修改，,将,Linux,任务以及,Linux,内核本身作为实时内核的一个优先级最

11、低的任务，即实时任务优先级高于普通,Linux,任务,，即在实时任务存在的情况下运行实时任务，否则才运行,Linux,本身的任务。实时任务不同于,Linux,普通进程，它是以,Linux,的内核模块,(Linux Loadable KernelModule,，,LKM),的形式存在的。需要运行实时任务的时候，将这个实时任务的内核模块插入到内核中去。,实时任务和,Linux,一般进程之间的通信通过共享内存或者,FIFO,通道来实现。,12嵌入式Linux发展现状RT-Linux,13,RT-Linux,的工作原理图,13RT-Linux的工作原理图,14,uClinux,控制领域中的,linux

12、,系统。,它包含,linux,常用的,API,，内核小于,512K,，保留了,linux,原有的高稳定性、强大的网络功能和卓越的文件系统支持功能等优点。目前已支持的,CPU,芯片有，,Motorola,公司的,68K,系列、,PowerPC,系列以及,ARM,公司的系列芯片。官方网站，,www.uclinux.org,。,uClinux,最大特点就是不支持,MMU,。,uClinux,系统对内存的访问是直接的，即不需要经过,MMU,，直接将地址发送到地址线上，所有程序访问的都是实际的物理地址，这样一方面减小了内核的体积，另一方面又增强了系统的实时性能。但内存空间得不到保护，对于应用开发者来说，

13、必须明白自己程序运行的位置，以及保证不会破坏其它程序运行空间以及系统的稳定。,uClinux,也可以使用,RT-Linux,的实时补丁，以增强其实时性。,14uClinux控制领域中的linux系统。,15,Mizi linux,MIZI,韩国,MIZI,公司所公布的开放源代码的免费嵌入式操作系统,arm-Linux,。大部分的,2410,系统板上都是采用的,mizi linux,。,15Mizi linuxMIZI,16,Linux,内核简介,Linux,文件系统,Linux,内核,Linux,的启动,16Linux内核简介Linux文件系统,17,Linux,主要目录介绍,与,Window

14、s,一样，在,Linux,中也是通过目录来组织文件的。但不同的是，在,Linux,下,只有一个根目录,，而不象,Windows,那样一个分区一个根目录。,17Linux主要目录介绍与Windows一样，在Linux,18,Linux,下常用的命令、工具,系统启动时要用到的程序、,系统内核，引导配置文件等。,Linux,就是从这里启动的。,所有的设备文件。但不是具体的驱动程序，而是一个访问这些外部设备的端口。,系统管理时要用到的各种配置文件和子目录,。,用户主目录，用户独立的空间,非标准目录，内空，,但决不能删,系统管理员的系统管理程序,一个虚拟的文件系统，可用来访问到内存里的内容。,包含许多被

15、,/bin/,和,/sbin/,中的程序使用的库文件,大多数情况下是空的，用来保存异常时候的丢失文件,超级用户,(,管理员,),的专用目录,外部设备的挂接点，通常用,cdrom,与,floppy,两个子目录,通常用来安装各种软件的地方。,/usr/src,、,/usr/bin,系统运行时的各种临时文件,18Linux下常用的命令、工具系统启动时要用到的程序、系,19,Linux,的内核结构,Linux,内核主要由,5,个子系统组成：,进程调度,进程间通讯,内存管理,虚拟文件系统,网络接口,19Linux的内核结构Linux内核主要由5个子系统组成：,20,进程调度,(Process Sched

16、uling),进程：程序执行的一个范例。,进程的,4,要素：,一段供进程执行的程序，该程序可以被多个进程执行；,独立的内核堆栈；,进程控制快,；,独立的存储空间,；,pid_t fork(void),函数：生成进程。,void main()for(;)fork();,Exit(),：退出进程。,20进程调度(Process Scheduling)进程,21,进程与线程,进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位,.,线程是进程的一个实体,是,CPU,调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位,.,线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源,(,如程序计数器,一组寄存器和栈,),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源,.,一个线程可以创建和撤销另一个线程,;,同一个进程中的多个线程之间可以并发执行,需要注意的是：在应用程序中使用多线程不会增加,CPU,的数据处理能力。,21进程与线程进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上,22,进程调度,进程的状态,运行态,r,、