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作為最為優(yōu)秀的開源操作系統(tǒng)之一，Linux操作系統(tǒng)更大的特點是其開放源代碼和高度可定制化的特性。作為大量企業(yè)、學(xué)術(shù)機構(gòu)、個人愛好者和開發(fā)者等使用和開發(fā)的平臺，Linux操作系統(tǒng)不僅在服務(wù)器領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用，同時也在移動終端、嵌入式設(shè)備等領(lǐng)域嶄露頭角。其中，Linux內(nèi)核是Linux操作系統(tǒng)最為核心的組成部分，也是其最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)框架之一。那么，在探索linux內(nèi)核基礎(chǔ)框架時，我們需要深入解讀開源操作系統(tǒng)。
一、Linux內(nèi)核的基礎(chǔ)架構(gòu)
Linux內(nèi)核基礎(chǔ)架構(gòu)主要包括進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、網(wǎng)絡(luò)管理、文件系統(tǒng)管理、硬件驅(qū)動等若干個子系統(tǒng)。其中，進(jìn)程管理子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)管理進(jìn)程的運行，包括進(jìn)程的創(chuàng)建、掛起、恢復(fù)、銷毀等；內(nèi)存管理子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)內(nèi)存的分配和回收，以及頁面的管理等；網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的連接、協(xié)議棧的處理等；文件系統(tǒng)管理子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)管理文件系統(tǒng)的掛載、設(shè)備IO等；硬件驅(qū)動子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)硬件的訪問，包括所有設(shè)備的讀取、寫入以及中斷等。
二、Linux內(nèi)核的開發(fā)與調(diào)試
在Linux內(nèi)核的開發(fā)過程中，我們主要使用C語言進(jìn)行開發(fā)。而在進(jìn)行Linux內(nèi)核的開發(fā)時，必須要有Linux操作系統(tǒng)的底層開發(fā)知識，包括用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)原理、進(jìn)程、內(nèi)存管理等知識。同時，在Linux內(nèi)核開發(fā)之前，我們需要先熟悉Linux內(nèi)核源碼，以熟悉其內(nèi)部邏輯和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。
針對Linux內(nèi)核開發(fā)的調(diào)試，我們需要使用到類似KDB、GDB等調(diào)試工具，以及KGDB和SysRq等工具。通過這些調(diào)試工具，我們可以在內(nèi)核英文的 kernel panic 異常情況下，使用神奇的 SysRq 進(jìn)入 Linux 內(nèi)核調(diào)式模式，然后調(diào)用 KGDB 進(jìn)行內(nèi)核調(diào)試。
三、如何貢獻(xiàn)開源社區(qū)
在Linux開源社區(qū)，我們可以通過提交代碼、修復(fù)Bug、文檔、翻譯等方式進(jìn)行貢獻(xiàn)。其中，向開源社區(qū)提交代碼是最為常見的一種方式。Linux內(nèi)核代碼存放在Git倉庫中，我們可以通過克隆倉庫、創(chuàng)建分支等方式進(jìn)行操作。在參與到開源社區(qū)中的那一刻起，我們就應(yīng)該入鄉(xiāng)隨俗，遵循社區(qū)規(guī)范，不允許進(jìn)行誹謗、攻擊等行為。
Linux內(nèi)核是在Linux操作系統(tǒng)內(nèi)部最為核心的部分，負(fù)責(zé)處理大量系統(tǒng)的底層細(xì)節(jié)。要想深入了解和探索Linux內(nèi)核基礎(chǔ)框架，我們需要熟悉Linux底層開發(fā)知識，包括進(jìn)程、內(nèi)存、文件系統(tǒng)以及硬件驅(qū)動的相關(guān)原理。同時，我們還需要學(xué)習(xí)使用Linux內(nèi)核開發(fā)的調(diào)試工具，以進(jìn)行相關(guān)的調(diào)試操作。參與到開源社區(qū)中，向開源社區(qū)貢獻(xiàn)自己的能力，也是提升Linux操作系統(tǒng)水平的重要方式。
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stllinuxwindow性能
STL、Linux和Windows三者的性能通常很難進(jìn)行直接比較，因為它們都定位于不同的領(lǐng)域和用途，涉及的范疇和度量標(biāo)準(zhǔn)也各不相同。下面是對它們在性能方面的概述：
1. STL性能：STL是C++標(biāo)準(zhǔn)庫中的一個重要組成部分，提供了各種容器、算法和其他工具，是C++程序員經(jīng)常使用的工具。STL的性能通常被認(rèn)為是非常高效的，并且在各種應(yīng)用場景中都表現(xiàn)出清答色。但是，在處理非常大量的數(shù)據(jù)時，STL可能會比其他更底層的C++庫略顯低效。
2. Linux性能：Linux是一種流行的開源操作系統(tǒng)，通常用于服務(wù)器和嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域。Linux的性能被認(rèn)為是非常出色的，能夠處理大量的并發(fā)請求，尤其是在分布式計算和高性能計算環(huán)境下，Linux能夠提供卓越的性能和穩(wěn)定性。
3. Windows性能：Windows是一種廣泛使用的桌面和服務(wù)器操作系統(tǒng)，在個人電腦和商業(yè)計算機領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。Windows的性能也被認(rèn)為是不掘信錯的，尤其是在處理圖形和多答散慧媒體數(shù)據(jù)等方面具有優(yōu)勢。但是，在處理并發(fā)請求和高性能計算等領(lǐng)域，Windows可能不如Linux那么出色。
需要注意的是，上述性能表現(xiàn)只是相對的簡單概括，具體體現(xiàn)還需要根據(jù)具體的實際應(yīng)用情況來評估。此外，還需要注重選擇合適的工具和技術(shù)來優(yōu)化系統(tǒng)的性能，這通常需要綜合考慮多個方面，包括硬件環(huán)境、軟件設(shè)計等諸多因素。
STLinuxWindow是一個基于STLinux操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)框架，用于構(gòu)建和開發(fā)伏瞎?fàn)€嵌入式Linux系統(tǒng)。在性能方面，STLinuxWindow的表現(xiàn)主要取決于硬件平臺和應(yīng)用程序的優(yōu)化程度，因此需要根據(jù)具體情況進(jìn)行評估和優(yōu)化。
在硬件方面，STLinuxWindow可以運行在多種硬件平臺上，包括基于STMicroelectronics芯片的嵌入式平臺，以及其他一些支持Linux系統(tǒng)的硬件設(shè)備。不同的硬件平臺具缺漏有不同的處理器、內(nèi)存、存儲等配置，對于STLinuxWindow的性能影響也會不同。因此，在選擇硬件平臺時需要根據(jù)應(yīng)用場景和性能需求進(jìn)行選擇。
在應(yīng)用程序方面，STLinuxWindow可以支持多種應(yīng)用場景和應(yīng)用程序，如圖形界面、多媒體播放、網(wǎng)絡(luò)通信神殲等。不同的應(yīng)用程序?qū)τ赟TLinuxWindow的性能也會有所影響，因此需要對應(yīng)用程序進(jìn)行優(yōu)化和測試。常見的優(yōu)化方法包括：減少不必要的計算和數(shù)據(jù)存取、使用高效的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化代碼和編譯選項等。
總之，STLinuxWindow的性能取決于硬件平臺和應(yīng)用程序的優(yōu)化程度，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行評估和優(yōu)化，以獲得更好的性能和用戶體驗。
STLinuxWindow是一款基于STLinux操作系統(tǒng)的窗口系統(tǒng)，用于圖形化界面的顯示和操作。它采用了X Window系統(tǒng)作為底層基礎(chǔ)，可以支持多個窗口的顯示和切換，具有較好的可擴展性和兼容性。關(guān)于其性能，需要根據(jù)具體的使用場景和硬件配置來評估。
一般來說，STLinuxWindow的性能受到以下幾個方面的影響：
1. 硬件配置。STLinuxWindow的性能受到硬件配置的影響，包括CPU、內(nèi)存、顯卡等硬件配置。硬件配置越高，STLinuxWindow的性能就越好。
2. 軟件應(yīng)用。STLinuxWindow的性能也受到軟件應(yīng)用的影響，不同的軟件應(yīng)用對系統(tǒng)資源的占用和利用也不同，可能會影響系統(tǒng)的運行和響應(yīng)速度。
3. 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。棗運STLinuxWindow的性能還受到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響，如果網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定或者帶寬較低，可能會影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)傳輸速度。
綜上所述，STLinuxWindow的性能受到多方面的因素的影響，具體的性能表現(xiàn)凳則梁需要根據(jù)實際情況來評估。在使用STLinuxWindow時，需要考慮到硬件配置、軟件應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)盯衡環(huán)境等因素，以提升系統(tǒng)的運行性能和穩(wěn)定性。
S-T-L Window是一種基于X11協(xié)議的圖形化用戶界面（GUI），其性能與Linux操作系統(tǒng)和硬件的配置以及應(yīng)用程序的要求密切相關(guān)。以下是影響S-T-L Window性能的一些因素：
1. 硬件配置：S-T-L Window的性能受到計算機硬件配置的影響，例如CPU、內(nèi)存、硬盤和顯卡等。
2. 操作系統(tǒng)：Linux操作系統(tǒng)和內(nèi)核版本對S-T-L Window的性能也有和鄭影響，特別是與顯卡和圖形驅(qū)動程序有帶亂關(guān)的部分，不同版本的驅(qū)動程序可能會導(dǎo)致不同的性能表現(xiàn)。
3. 應(yīng)用程序：使用S-T-L Window的應(yīng)用程序?qū)ζ湫阅芤灿泻艽笥绊?，如?yīng)用程序運行所需的內(nèi)存、CPU占用率等等。
4. 網(wǎng)絡(luò)帶寬：如果在遠(yuǎn)程訪問Linux主機上的S-T-L Window，則網(wǎng)絡(luò)帶寬也會影響程序的性能，越快的網(wǎng)絡(luò)速喚行頌度會帶來更好的響應(yīng)時間
總之，S-T-L Window的性能是一個非常復(fù)雜的問題，受到多種因素的影響。在實際使用中，需要綜合考慮多個方面的因素，以獲得更佳的性能表現(xiàn)。
STL（Standard Template Library）是一種C++編程語言標(biāo)準(zhǔn)庫，提供了容器、算法、迭代器等相關(guān)類別及函數(shù)模板。Linux是一種自由軟件的操作系統(tǒng)內(nèi)核，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域的計算機系統(tǒng)中。Window則是微軟公司的操作系統(tǒng)之一。
STL和Linux/Window這三者是不同領(lǐng)域的技術(shù)，之間并沒有必然聯(lián)系，因做頃空此無法直接進(jìn)行性能比較。在特定的應(yīng)用場景下，STL、Linux和Window都有著優(yōu)異的表現(xiàn)。
STL的高效性乎磨主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理方面，如對于大量數(shù)據(jù)的排序、查找、刪除等操作需要提供更高的運算效率。而Linux和Window則是一種操作系統(tǒng)內(nèi)核技術(shù)，主要用于管理操作系統(tǒng)的資源、調(diào)度任務(wù)、提供驅(qū)動程序等。相對而言，它們的性能通常是基于系統(tǒng)運算的綜合表現(xiàn)。
如果您想確定某個特定情境下的STL、Linux和Window的表現(xiàn)，需要具體評估其在各種指標(biāo)上的表現(xiàn)，例如：處理速度、內(nèi)存占用、穩(wěn)定性、可靠性、易用性等。在實際應(yīng)用中，也應(yīng)該根據(jù)純瞎具體場景的需求和權(quán)衡因素，選用最為適合的技術(shù)和框架，并進(jìn)行兼顧性能和效率的優(yōu)化。
LINUX系統(tǒng)介紹
嵌入式Linux系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用
摘要：隨著嵌入式Linux系統(tǒng)的迅速發(fā)展，嵌入式Linux已發(fā)展成為嵌入式操作系統(tǒng)的一個重要分支。本文介紹了嵌入式Linux的設(shè)計和幾種流行的嵌入式Linux系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：嵌入式Linux
一、引言
嵌入式系統(tǒng)(Embedded Systems)是根據(jù)應(yīng)用的要求，將操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計算機硬件系統(tǒng)之好行中，從而實現(xiàn)軟件與硬件一體化的計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)于60年代晚期，它最初被用于控制機電交換機，如今已被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)制造、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超友嘩嘩過了各種通用計算機系統(tǒng)：計算機系統(tǒng)核心CPU，每年在全球范圍內(nèi)的產(chǎn)量大概在二十億顆左右，其中超過80％應(yīng)用于各類專用性很強的嵌入式系統(tǒng)。
一般的說，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可以稱為嵌入式系統(tǒng)。和通用的計算平臺相比，嵌入式系統(tǒng)往往具有功能單一、體積小、功耗低、可靠性高、剪裁性好、軟硬件集成度高、計算能力相對較低等特點。多年來，嵌入式設(shè)備中沒有操作系統(tǒng)，其主要原因有二：首先，諸如洗衣機、微波爐、電冰箱這樣的設(shè)備僅僅需要一道簡單的控制程序，以管理數(shù)量有限的按鈕和指示燈，沒有使用操作系統(tǒng)的必要；其次，它往往只具有有限的硬件資源，不足以支持一個操作系統(tǒng)。
然而，隨著硬件的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，最初的控制程序中逐步的加入了許多功能，而這些功能中有很多可以由操作系統(tǒng)提供。于是，在70年蘆裂代末期出現(xiàn)了嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded Operating Systems)，它的出現(xiàn)大大簡化了應(yīng)用程序設(shè)計，并可以有效的保障軟件質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。簡單的ES一般并不使用操作系統(tǒng)，只包含一些控制流程，但是隨著嵌入式操作系統(tǒng)在復(fù)雜性上的增長，簡單的流程控制就不能滿足系統(tǒng)的要求，這是就必須考慮使用操作系統(tǒng)做系統(tǒng)軟件。因此，嵌入式操作系統(tǒng)就應(yīng)運而生。
隨著EOS的廣泛應(yīng)用，業(yè)界已推出一些應(yīng)用比較成功的EOS產(chǎn)品。歸納起來EOS應(yīng)該具有以下幾個特點：小巧、實時性、可裝卸、固化代碼、弱交互性、強穩(wěn)定性和統(tǒng)一的接口。目前使用最多的EOS產(chǎn)品包括有：Vxwork、QNX、PalmOS、WindowsCE、pSOS、Hopen OS(國內(nèi)凱思集團公司自主研制開發(fā))等。其中，Vxwork使用最為廣泛、市場占有率更高，其突出特點是實時性強(采用優(yōu)先級搶占和輪轉(zhuǎn)調(diào)度等機制)，除此之外，其可靠性和可剪裁性也相當(dāng)不錯。QNX是一種伸縮性極佳的系統(tǒng)，其核心加上實時POSIX環(huán)境和一個完整的窗口系統(tǒng)還不到一兆。相比之下，Microsoft WinCE的核心體積龐大，實時性能也差強人意，但由于Windows系列友好的用戶界面和為程序員所熟悉的API，并捆綁IE、Office等應(yīng)用程序，正逐漸獲得更大的市場份額。而與這些商業(yè)化的操作系統(tǒng)相比，Linux已經(jīng)越來越受到人們的注意。
二、嵌入式Linux概述
Linux是一個成熟而穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。將Linux植入嵌入式設(shè)備具有眾多的優(yōu)點。首先，Linux的源代碼是開放的，任何人都可以獲取并修改，用之開發(fā)自己的產(chǎn)品。其次，Lirmx是可以定制的，其系統(tǒng)內(nèi)核最小只有約134kB。一個帶有中文系統(tǒng)和圖形用戶界面的核心程序也可以做到不足1MB，并且同樣穩(wěn)定。另外，它和多數(shù)Unix系統(tǒng)兼容，應(yīng)用程序的開發(fā)和移植相當(dāng)容易。同時，由于具有良好的可移植性，人們已成功使Linux運行于數(shù)百種硬件平臺之上。
然而，Linux并非專門為實時性應(yīng)用而設(shè)計，因此如果想在對實時性要求較高的嵌入式系統(tǒng)中運行Linux，就必須為之添加實時軟件模塊。這些模塊運行的內(nèi)核空間正是操作系統(tǒng)實現(xiàn)進(jìn)程調(diào)度、中斷處理和程序執(zhí)行的部分，因此錯誤的代碼可能會破壞操作系統(tǒng)，進(jìn)而影響整個系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。Linux的眾多優(yōu)點還是使它在嵌入式領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，并出現(xiàn)了數(shù)量可觀的嵌入式Linux系統(tǒng)。其中有代表性的包括：uClinux、ETLinux、ThinLinux、LOAF等。ETLinux通常用于在小型工業(yè)計算機，尤其是PC／104模塊。ThinLinux面向?qū)Ｓ玫恼障鄼C服務(wù)器、X-10控制器、MP3播放器和其它類似的嵌入式應(yīng)用。LOAF是Linux On A Floppy的縮略語，它運行在386平臺上。
三、Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)勢
Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)勢主要有以下幾點：
1、 可應(yīng)用于多種硬件平臺。Linux已經(jīng)被移植到多種硬件平臺，這對于經(jīng)費，時間受限制的研究與開發(fā)項目是很有吸引力的。原型可以在標(biāo)準(zhǔn)平臺上開發(fā)后移植到具體的硬件上，加快了軟件與硬件的開發(fā)過程。Linux采用一個統(tǒng)一的框架對硬件進(jìn)行管理，從一個硬件平臺到另一個硬件平臺的改動與上層應(yīng)用無關(guān)。Linux可以隨意地配置，不需要任何的許可證或商家的合作關(guān)系，源代碼可以免費得到。這使得采用Linux作為操作系統(tǒng)不會遇到任何關(guān)于版權(quán)的糾紛。毫無疑問，這會節(jié)省大量的開發(fā)費用。本身內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)支持，而目前嵌入式系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)支持要求越來越高。Linux的高度模塊化使添加部件非常容易。
2、 Linux是一個和Unix相似、以內(nèi)核為基礎(chǔ)的、具有完全的內(nèi)存訪問控制，支持大量硬件(包括X86，Alpha、ARM和Motorola等現(xiàn)有的大部分芯片)等特性的一種通用操作系統(tǒng)。其程序源碼全部公開，任何人可以修改并在GUN通用公共許可證(GNU General Public License)下發(fā)行。這樣，開發(fā)人員可以對操作系統(tǒng)進(jìn)行定制，適應(yīng)其特殊需要。
3、 Linux帶有Unix用戶熟悉的完善的開發(fā)工具，幾乎所有的Unix系統(tǒng)的應(yīng)用軟件都已移植到了Linux上。Linux還提供了強大的網(wǎng)絡(luò)功能，有多種可選擇窗口管理器(X Windows)。其強大的語言編譯器GCC，C++等也可以很容易得到，不但成熟完善，而且使用方便。
四、嵌入式Linux的建立
完整的嵌入式Linux解決方案應(yīng)包括嵌入式Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核、運行環(huán)境、圖形化界面和應(yīng)用軟件等。由于嵌入式設(shè)備的特殊要求，嵌入式Linux解決方案中的內(nèi)核、環(huán)境、GUI等都與標(biāo)準(zhǔn)Linux有很大不同，其主要挑戰(zhàn)是如何在狹小的FLASH、ROM和內(nèi)存中實現(xiàn)高質(zhì)量的任務(wù)實時調(diào)度、圖形化顯示、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。
1、 精簡內(nèi)核
Linux內(nèi)核有自己的結(jié)構(gòu)體系，其中進(jìn)程管理、內(nèi)存管理和文件系統(tǒng)是其最基本的3個子系統(tǒng)。圖1簡單表示了它的框架。用戶進(jìn)程可直接通過系統(tǒng)調(diào)用或者函數(shù)庫來訪問內(nèi)核資源。正因為Linux內(nèi)核具有這樣的結(jié)構(gòu)，因此修改內(nèi)核時必須注意各個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。
嵌入式Linux內(nèi)核一般由標(biāo)準(zhǔn)Linux內(nèi)核裁剪而來。用戶可根據(jù)需求配置系統(tǒng)，剔除不需的服務(wù)功能、文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動。經(jīng)過裁剪、壓縮后的系統(tǒng)內(nèi)核一般只有300k左右，十分適合嵌入式設(shè)備。同標(biāo)準(zhǔn)Linux不同的是嵌入式Linux必須要實現(xiàn)從FLASH或ROM的啟動。標(biāo)準(zhǔn)Linux啟動代碼實現(xiàn)了系統(tǒng)初始化和從軟盤、硬盤O盤區(qū)引導(dǎo)內(nèi)核。嵌入式Linux一般保存在FLASH或ROM中，標(biāo)準(zhǔn)LILO無法引導(dǎo)。在支持直接從FLASH設(shè)備引導(dǎo)的系統(tǒng)中，如華恒公司的uClinux，引導(dǎo)程序主要完成對硬件系統(tǒng)的初始化工作和操作系統(tǒng)的解壓、移位工作。在不支持直接從FLASH引導(dǎo)的系統(tǒng)中，F(xiàn)LASH設(shè)備只能作為非引導(dǎo)磁盤使用。此時，可采用先從硬盤或軟盤加載一個小操作系統(tǒng)，如嵌入式DOS，然后再執(zhí)行”Loadlin”加載程序從FLASH引導(dǎo)嵌入式Linux。
對標(biāo)準(zhǔn)Linux的修改主要是虛擬內(nèi)存和調(diào)度程序部分的改動。因為標(biāo)準(zhǔn)Linux系統(tǒng)使用虛擬內(nèi)存管理的目的是為了能同時運行多個進(jìn)程，但是這樣每個待運行的進(jìn)程所能分配的CPU時間片就受限制，資源的使用效率就低。這樣對于實時性要求較高的嵌入式系統(tǒng)來說，實時任務(wù)往往要求CPU具有很高的突發(fā)處理能力，即在有些時候需要極高的處理效率，因此需要屏蔽內(nèi)核的虛擬內(nèi)存管理機制。對于無硬盤設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)，不必采用虛存管理。強實時需求的嵌入式應(yīng)用可以通過修改任務(wù)調(diào)度模塊實現(xiàn)，主要是在內(nèi)核和設(shè)備驅(qū)動程序中加入了許多切換點。在該點處，系統(tǒng)檢測是否存在未處理的緊急中斷，有則剝奪內(nèi)核的運行，及時處理中斷。實現(xiàn)實時的一個較好的方法是在標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核上增加一個實時內(nèi)核，標(biāo)準(zhǔn)Linux內(nèi)核作為一個任務(wù)運行于實時內(nèi)核上，強實時性任務(wù)也直接運行在實時內(nèi)核上，如RT-Linux等。
文件系統(tǒng)是嵌入式Linux操作系統(tǒng)必不可少的。但標(biāo)準(zhǔn)Linux支持大量的文件系統(tǒng)，因此除了滿足系統(tǒng)的正常運行需要而保留一種外，其它的全部可以刪除，利用原有的設(shè)置選項可以移除。一般嵌入式設(shè)備文件系統(tǒng)主要使用RamDisk技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)技術(shù)。RamDisk可駐留于Flash，運行時加載到內(nèi)存中。
2、 精簡運行環(huán)境
Linux通常的運行環(huán)境指用戶運行任何應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，主要包括函數(shù)庫和基本命令集等。標(biāo)準(zhǔn)Linux系統(tǒng)同時向用戶提供了靜態(tài)和動態(tài)函數(shù)庫。靜態(tài)函數(shù)庫在生成應(yīng)用時直接鏈接到用戶應(yīng)用中。動態(tài)庫在應(yīng)用運行時才鏈接。由于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用一般都是在開發(fā)平臺上預(yù)先生成的，因此嵌入式系統(tǒng)只需向應(yīng)用提供動態(tài)函數(shù)庫。Linux應(yīng)用運行所需的函數(shù)庫主要有C庫、數(shù)學(xué)庫、線程庫、加密庫、網(wǎng)絡(luò)通信庫等。其中最基本的是C語言的運行庫glib。這個庫主要完成基本的輸入輸出，內(nèi)存訪問，文件處理。一個標(biāo)準(zhǔn)的glib庫大約要1200kB存儲空間，考慮到嵌入式Linux內(nèi)核往往很小，這種運行庫實在太大，我們做了一些精簡的工作，方法有兩種：(1)、使用靜態(tài)連接的方法，完全不使用運行庫動態(tài)連接；(2)、對這個庫的函數(shù)進(jìn)行精簡。
在一個桌面系統(tǒng)上，使用動態(tài)連接可以帶來許多好處。使用動態(tài)連接庫，可以讓應(yīng)用程序跟函數(shù)庫的更新、升級分離，便于維護(hù)，可以讓同時運行的多個程序共享一段代碼。但是，在嵌入式系統(tǒng)中，很少有多個程序并行的可能，程序的維護(hù)，尤其是庫函數(shù)的維護(hù)更新是不常見的。這時，使用靜態(tài)連接的優(yōu)勢就極為明顯。因為靜態(tài)連接可以只將庫中用到的部分連接進(jìn)程序。在應(yīng)用程序較少(小于5)的情況下，靜態(tài)連接可以達(dá)到較好的結(jié)果。為了便于將來擴充的需要，我們也采用第二種方法，針對我們的需要，對庫函數(shù)的內(nèi)容進(jìn)行精簡，只保留一些基本功能，還有一種方法是采用其它的C語言運行庫。但是這些庫對兼容性影響很大。
基本命令集同樣是運行用戶應(yīng)用的基礎(chǔ)，主要包括初始化進(jìn)程init，終端獲取getty、Shell和基本命令等。嵌入式系統(tǒng)的啟動過程可能與標(biāo)準(zhǔn)Linux不同，例如跳過登錄過程直接啟動GUI等。這就要求修改init，getty等。標(biāo)準(zhǔn)Linux命令集同樣由于體積問題無法直接應(yīng)用于嵌入式環(huán)境。目前，小命令集的解決方法主要有集成方法和匯編方法兩種。集成方法采用集成公共部分減少命令集整體體積，用C實現(xiàn)，有較好的平臺移植性；匯編方法則采用匯編編程減少每個命令的體積．這樣可使體積很小但其平臺移植性較差。
3、 嵌入式Linux下的GUI
GUI在嵌入式系統(tǒng)或者實時系統(tǒng)中的地位越來越重要，比如PDA、DVD播放機、WAP手機等，都需要一個完整．漂亮的圖形用戶界面。這些系統(tǒng)對GUI的基本要求包括：(1)、輕型、占用資源少；(2)、高性能；(3)、高可靠性；(4)、可配置。這些也成為評價嵌入式系統(tǒng)的重要指標(biāo)。目前，嵌入式Linux上的GUI主要有winCE、Micro Window、緊縮的X Window、MiniGUI(國內(nèi)做得較好的自由軟件之一)。標(biāo)準(zhǔn)Linux的Xfree86由于體積龐大，運行環(huán)境要求高，無法運行于嵌入式環(huán)境。嵌入式GUI主要通過削減功能，降低性能來實現(xiàn)體積小和占用資源少。目前嵌入式Linux上的GUI環(huán)境主要有兩類：X類和win32類。X類GUI分為服務(wù)方和客戶方兩方。服務(wù)器方提供鼠標(biāo)、鍵盤處理和顯示功能，客戶方是用戶應(yīng)用，服務(wù)方和客戶方通過socket接口和X協(xié)議通信。采用該方式十分有利于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)圖形化服務(wù)，客戶方和服務(wù)方可通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)X協(xié)議和圖形顯示。典型的X類GUI有Micro Window、緊縮的X Window等。win32類的GUI不存在客戶方和服務(wù)方，每個任務(wù)都自成一體，任何任務(wù)間的切換、事件分發(fā)由專門的管理任務(wù)負(fù)責(zé)。如wiCE、MiniGUI就是類似于win32類的GUI。
五、當(dāng)前流行的幾種嵌入式Linux系統(tǒng)
除了智能數(shù)字終端領(lǐng)域以外，Linux在移動計算平臺、智能工業(yè)控制、金融業(yè)終端系統(tǒng)，甚至軍事領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。這些Linux被統(tǒng)稱為”嵌入式Linux”。
1、RT-Linux
這是由美國墨西哥理工學(xué)院開發(fā)的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。到目前為止，RT-Linux已經(jīng)成功地應(yīng)用于航天飛機的空間數(shù)據(jù)采集、科學(xué)儀器測控和電影特技圖像處理等廣泛領(lǐng)域。RT-Linux開發(fā)者并沒有針對實時操作系統(tǒng)的特性而重寫Linux的內(nèi)核，因為這樣做的工作量非常大，而且要保證兼容性也非常困難。為此，RT-Linux提出了精巧的內(nèi)核，并把標(biāo)準(zhǔn)的Linux核心作為實時核心的一個進(jìn)程，同用戶的實時進(jìn)程一起調(diào)度。這樣對Linux內(nèi)核的改動非常小，并且充分利用了Linux下現(xiàn)有的豐富的軟件資源。
2、uClinux
uCLinux是Lineo公司的主打產(chǎn)品，同時也是開放源碼的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是針對目標(biāo)處理器沒有存儲管理單元MMU(Memory Management Unit) 的嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計的。它已經(jīng)被成功地移植到了很多平臺上。由于沒有MMU，其多任務(wù)的實現(xiàn)需要一定技巧。uCLinux是一種優(yōu)秀的嵌入式Linux版本，是micro-Conrol-Linux的縮寫。它秉承了標(biāo)準(zhǔn)Linux的優(yōu)良特性，經(jīng)過各方面的小型化改造，形成了一個高度優(yōu)化的、代碼緊湊的嵌入式Linux。雖然它的體積很小，卻仍然保留了Linux的大多數(shù)的優(yōu)點：穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、對各種文件系統(tǒng)完備的支持和標(biāo)準(zhǔn)豐富的API。它專為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作，目前已支持多款CPU。其編譯后目標(biāo)文件可控制在幾百KB數(shù)量級，并已經(jīng)被成功地移植到很多平臺上。
3、Embedix
Embedix是由嵌入式Linux行業(yè)主要廠商之一Luneo推出的，是根據(jù)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的特點重新設(shè)計的Linux發(fā)行版本。Embedix提供了超過25種的Linux系統(tǒng)服務(wù)，包括Web服務(wù)器等。系統(tǒng)需要最小8MB內(nèi)存，3MB ROM或快速閃存。Embedix基于Linux 2.2內(nèi)核，并已經(jīng)成功地移植到了Intel x86和PowerPC處理器系列上。像其它的Linux版本一樣，Embedix可以免費獲得。Luneo還發(fā)布了另一個重要的軟件產(chǎn)品，它可以讓在Windows CE上運行的程序能夠在Embedix上運行。Luneo還將計劃推出Embedix的開發(fā)調(diào)試工具包、基于圖形界面的瀏覽器等?？梢哉f，Embedix是一種完整的嵌入式Linux解決方案。
4、Xlinux
XLinux是由美國網(wǎng)虎公司推出，主要開發(fā)者是陳盈豪。他在加盟網(wǎng)虎幾個月后便開發(fā)出了基于XLinux的、號稱是世界上最小的嵌入式Linux系統(tǒng)，內(nèi)核只有143KB，而且還在不斷減小。XLinux核心采用了”超字元集”專利技術(shù)，讓Linux核心不僅可能與標(biāo)準(zhǔn)字符集相容，還含蓋了1 2個國家和地區(qū)的字符集。因此，XLinux在推廣Linux的國際應(yīng)用方面有獨特的優(yōu)勢。
5、PoketLinux
由Agenda公司采用、作為其新產(chǎn)品”VRDA”的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。它可以提供跨操作系統(tǒng)構(gòu)造統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的和開放的信息通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)端到端方案的完整平臺。PoketLinux資源框架開放，使普通的軟件結(jié)構(gòu)可以為所有用戶提供一致的服務(wù)。PoketLinux平臺使用戶的視線從設(shè)備、平臺和網(wǎng)絡(luò)上移開，由此引發(fā)了信息技術(shù)新時代的產(chǎn)生。在PoketLinux中，稱之為用戶化信息交換(CIE)，也就是提供和訪問為每個用戶需求而定制的”主題”信息的能力，而不管正在使用的設(shè)備是什么。
6、MidoriLinux
由Traneta公司推出的MidoriLinux操作系統(tǒng)代碼開放，在GUN普通公共許可(GPL)下發(fā)布，可以在http：//midori.tranet上立即獲得。該公司有個名為”MidoriLinux計劃”?！盡idoriLinux”這個名字來源于日本的”綠色”—Midori，用來反映其Linux操作系統(tǒng)的環(huán)保外觀。
7、紅旗嵌入式Linux
由北京中科院紅旗軟件公司推出的嵌入式Linux是國內(nèi)做得較好的一款嵌入式操作系統(tǒng)。目前，中科院計算所自行開發(fā)的開放源碼的嵌入式操作系統(tǒng)—Easy Embedded OS(EEOS)也已經(jīng)開始進(jìn)入實用階段了。該款嵌入式操作系統(tǒng)重點支持p-Java。系統(tǒng)目標(biāo)一方面是小型化，另一方面能重用Linux的驅(qū)動和其它模塊。由于有中科院計算所的強大科研力量做后盾，EEOS有望發(fā)展成為功能完善、穩(wěn)定、可靠的國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)平臺。
六、結(jié)束語
由于Linux是一個內(nèi)核源代碼開放、具備一整套工具鏈、有強大的網(wǎng)絡(luò)支持及成本低廉的操作系統(tǒng)，因此嵌入式Linux自誕生起就秉承了這眾多獨特優(yōu)勢，這使它正在并越來越多地受到人們的關(guān)注。據(jù)Even Data數(shù)據(jù)顯示，期望使用嵌入式Linux的用戶從2023年的11％增到2023年27％，而同期Vxwork只是從16％到18％，Win CE從9％到14％。另外，在嵌入式Linux的各種應(yīng)用市場中，通信(語音和數(shù)據(jù))名列之一，2023年的銷售額是1300萬美元，而2023年預(yù)計將達(dá)到1.26億美元，可以預(yù)見，嵌入式Linux將在未來的通信用嵌入式操作系統(tǒng)中占據(jù)強有力的地位
Linux是目前十分火爆的操作系統(tǒng)。它是由芬蘭赫爾辛基大學(xué)的一個大學(xué)生Linus B. Torvolds在1991年首次編寫的。標(biāo)志性圖標(biāo)是一個可愛的小企鵝。
Linux是一種類Unix系統(tǒng)，Linus當(dāng)時編寫它的目的是為了替代一種名叫Minix的操作系統(tǒng)。Minix是由一個名叫Andrew Tannebaum的計算機教授編寫的，當(dāng)時由于Unix是一個商業(yè)軟件，其源代碼是不能拿來進(jìn)行教學(xué)的，Andrew教授就自己編寫了一個系統(tǒng)用于教學(xué)。最
初的Minix用一張軟盤就能裝下，麻雀雖小、五臟俱全，Minix具有一般操作系統(tǒng)的特征，它同時兼容Unix系統(tǒng)。
Linux是一個免費的操作系統(tǒng)，用戶可以免費獲得其源代碼，并能夠隨意修改。它是在共用許可證GPL(General Public License)保護(hù)下的自由軟件，也有好幾種版本，如Red Hat Linux、Slackware，以及國內(nèi)的Xteam Linux等。
Linux具有許多Unix系統(tǒng)的功能和特點，能夠兼容Unix，但無需支付Unix高額的費用。比如一個Unix程序員在單位可以在Unix系統(tǒng)上進(jìn)行工作，回到家里在Linux系統(tǒng)上也能完成同樣的工作，而不必重新購買Unix。要知道Unix的價格比常見的Windows要高出若干倍，和Linux的低廉更是相距甚遠(yuǎn)。
Linux的應(yīng)用也十分廣泛。Sony最新的PS2游戲機就采用了Linux作為系統(tǒng)軟件，使PS2搖身一變，成為了一臺Linux工作站。著名的電影《泰坦尼克號》的數(shù)字技術(shù)合成工作就是利用100多臺Linux服務(wù)器來完成的。
2023年8月17日，Linux發(fā)布了最新的Linux 2.4.9版，它也已經(jīng)十歲了。
Linux的優(yōu)點
Linux的流行是因為它具有許多誘人之處。
1、完全免費
Linux是一款免費的操作系統(tǒng)，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)或其他途徑免費獲得，并可以任意修改其源代碼。這是其他的操作系統(tǒng)所做不到的。正是由于這一點，來自全世界的無數(shù)程序員參與了Linux的修改、編寫工作，程序員可以根據(jù)自己的興趣和靈感對其進(jìn)行改變。這讓Linux吸收了無數(shù)程序員的精華，不斷壯大。
2、完全兼容POSIX 1.0標(biāo)準(zhǔn)
這使得可以在Linux下通過相應(yīng)的模擬器運行常見的DOS、Windows的程序。這為用戶從Windows轉(zhuǎn)到Linux奠定了基礎(chǔ)。許多用戶在考慮使用Linux時，就想到以前在Windows下常見的程序是否能正常運行，這一點就消除了他們的疑慮。
3、多用戶、多任務(wù)
Linux支持多用戶，各個用戶對于自己的文件設(shè)備有自己特殊的權(quán)利，保證了各用戶之間互不影響。多任務(wù)則是現(xiàn)在電腦最主要的一個特點，Linux可以使多個程序同時并獨立地運行。
4、良好的界面
Linux同時具有字符界面和圖形界面。在字符界面用戶可以通過鍵盤輸入相應(yīng)的指令來進(jìn)行操作。它同時也提供了類似Windows圖形界面的X-Windows系統(tǒng)，用戶可以使用鼠標(biāo)對其進(jìn)行操作。在X-Windows環(huán)境中就和在Windows中相似，可以說是一個Linux版的Windows。
5、豐富的網(wǎng)絡(luò)功能
互聯(lián)網(wǎng)是在Unix的基礎(chǔ)上繁榮起來的，Linux的網(wǎng)絡(luò)功能當(dāng)然不會遜色。它的網(wǎng)絡(luò)功能和其內(nèi)核緊密相連，在這方面Linux要優(yōu)于其他操作系統(tǒng)。在Linux中，用戶可以輕松實現(xiàn)網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸、遠(yuǎn)程登陸等網(wǎng)絡(luò)工作。并且可以作為服務(wù)器提供WWW、FTP、E-Mail等服務(wù)。
6、可靠的安全、穩(wěn)定性能
Linux采取了許多安全技術(shù)措施，其中有對讀、寫進(jìn)行權(quán)限控制、審計跟蹤、核心授權(quán)等技術(shù)，這些都為安全提供了保障。Linux由于需要應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，這對穩(wěn)定性也有比較高的要求，實際上Linux在這方面也十分出色。
7、支持多種平臺
Linux可以運行在多種硬件平臺上，如具有x86、680×0、SPARC、Alpha等處理器的平臺。此外Linux還是一種嵌入式操作系統(tǒng)，可以運行在掌上電腦、機頂盒或游戲機上。2023年1月份發(fā)布的Linux 2.4版內(nèi)核已經(jīng)能夠完全支持Intel 64位芯片架構(gòu)。同時Linux也支持多處理器技術(shù)。多個處理器同時工作，使系統(tǒng)性能大大提高。
Linux的不足
由于在現(xiàn)在的個人電腦操作系統(tǒng)行業(yè)中，微軟的Windows系統(tǒng)仍然占有大部分的份額，絕大多數(shù)的軟件公司都支持Windows。這使得Windows上的應(yīng)用軟件應(yīng)有盡有，而其他的操作系統(tǒng)就要少一些。許多用戶在換操作系統(tǒng)的時候都會考慮以前的軟件能否繼續(xù)使用，換了操作系統(tǒng)后是否會不方便。雖然Linux具有DOS、Windows模擬器，可以運行一些Windows程序，但Windows系統(tǒng)極其復(fù)雜，模擬器所模擬的運行環(huán)境不可能完全與真實的Windows環(huán)境一模一樣，這就使得一些軟件無法正常運行。
許多硬件設(shè)備面對Linux的驅(qū)動程序也不足，不少硬件廠商是在推出Windows版本的驅(qū)動程序后才編寫Linux版的。但一些大硬件廠商在這方面做得還不錯，他們的Linux版驅(qū)動程序一般都推出得比較及時。
軟件支持的不足是Linux更大的缺憾，但隨著Linux的發(fā)展，越來越多的軟件廠商會支持Linux，它應(yīng)用的范圍也越來越廣。這只小企鵝的前景是十分光明的。
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