如何寫一個簡易嵌入式操作系統

　　學習了操作系統的概念與基礎知識后，我們可以練練手與，寫一個簡易的嵌入式操作系統，具體原理步驟怎樣的呢?面由學習啦小編為大家整理了寫一個簡易嵌入式操作系統的相關知識，希望對大家有幫助!

　　寫一個簡易嵌入式操作系統概述

　　1.首先確定CPU，在這里為了簡單，就選用嵌入式的CPU，比如arm系列，之所以用RISC(簡單指令集)類型的CPU，其方便之處是沒有實模式與保護模式之分，采用線性的統一尋址，也就是不需要進行段頁式內存管理，還有就是芯片內部集成了一些常用外設控制器，比如以太網卡，串口等等，不需要像在PC機的主板上那么多外設芯片

　　2.確定要實現的模塊和功能，為了簡單，只實現多任務調度(但有限制，比如最多不超過10)，實現中斷處理(不支持中斷優先級)，不進行動態SHELL交互，不實現動態模塊加載，不實現fork之類的動態進程派生和加載(也就是說要想在你的操作系統上加入用戶程序，只能靜態編譯進內核中;不支持文件系統，不支持網絡，不支持PCI，磁盤等外設(除了支持串口，呵呵，串口最簡單嘛)，不支持虛擬內存管理(也就是說多任務中的每個進程都可以訪問到任何地址，這樣做的話，一個程序死了，那么這個操作系統也就玩完了)

　　3.確定要使用的編譯器，這里采用GCC，文件采用ELF格式，當然，最終的文件就是BIN格式，GCC和LINUX有著緊密的聯系，自己的操作系統，需要C庫支持和系統調用支持，所以需要自己去裁剪庫，自己去實現系統調用

　　4.實現步驟：首先是CPU選型，交叉編譯環境的建立，然后就是寫BOOTLOADER，寫操作系統通過以上4點的學習一個簡單的嵌入式操作系統準備工作就差不多做好了。

　　相關閱讀：操作系統常見故障核心知識

　　1、進程與線程

　　1 進程與線程的概念

　　進程：是一定功能的程序關于某個數據集合的一次運行活動，進程是系統進行資源調度和分配的獨立單位。

　　線程：是進程的實體，是CPU調度和分派的基本單位，它是比進程更小的能獨立運行的基本單位。

　　2 進程與線程的關系

　　a. 一個線程可以創建和撤銷另一個線程，一個進程中可以多個線程并發執行;

　　b. 相對進程而言，線程更加接近于執行體的概念，多個線程可以共享同一個進程的資源，每個線程還有自己私有的桟空間并擁有獨立的執行序列。

　　c. 進程有獨立的地址空間，在保護模式下，進程崩潰時不會對其他進程有影響。線程有自己的堆桟和局部變量，但是線程之間沒有獨立的地址空間，所以一個線程的死亡就相當于進程的死亡。因此，多進程的程序比多線程的程序具有更好的健壯性，但是進程間切換耗費資源較大，大約是線程間切換的十倍，所以多線程擁有更高的效率

　　線程和進程的區別聯系：

　　1，進程：子進程是父進程的復制品。子進程獲得父進程數據空間、堆和棧的復制品。

　　2，線程：相對與進程而言，線程是一個更加接近與執行體的概念，它可以與同進程的其他線程共享數據，但擁有自己的棧空間，擁有獨立的執行序列。

　　兩者都可以提高程序的并發度，提高程序運行效率和響應時間。

　　線程和進程在使用上各有優缺點：線程執行開銷小，但不利于資源管理和保護;而進程正相反。同時，線程適合于在SMP機器上運行，而進程則可以跨機器遷移。

　　根本區別就一點：用多進程每個進程有自己的地址空間(address space)，線程則共享地址空間。所有其它區別都是由此而來的：

　　1、速度：線程產生的速度快，線程間的通訊快、切換快等，因為他們在同一個地址空間內。

　　2、資源利用率：線程的資源利用率比較好也是因為他們在同一個地址空間內。

　　3、同步問題：線程使用公共變量/內存時需要使用同步機制還是因為他們在同一個地址空間內

　　2、進程間通信

　　進程間通信主要有：管道、系統IPC(消息隊列、信號量、共享存儲)和socket。

　　管道主要分為普通管道、流管道、命名管道。

　　管道是一種半雙工的通信方式，數據只能單項流動，并且只能在具有親緣關系的進程間流動，進程的親緣關系通常是父子進程

　　命名管道也是半雙工的通信方式，它允許無親緣關系的進程間進行通信 信號量是一個計數器，用來控制多個進程對資源的訪問，它通常作為一種鎖機制。

　　消息隊列是消息的鏈表，存放在內核中并由消息隊列標識符標識。

　　信號是一種比較復雜的通信方式，用于通知接收進程某個事件已經發生。

　　共享內存就是映射一段能被其它進程訪問的內存，這段共享內存由一個進程創建，但是多個進程可以訪問。

　　3、緩沖區溢出

　　概念： 緩沖區溢出是指計算機向緩沖區填寫的數據超過了緩沖區的容量，數據覆蓋在其他合法區域上。

　　危害： 程序崩潰，導致拒絕服務;跳轉并執行一段惡意代碼

　　注：緩沖區溢出的原因是程序員沒有對輸入數據進行檢查。

　　4、死鎖

　　1 概念：在兩個及兩個進程并發執行的過程中，有的線程持有了一部分資源，又在等待其他進程持有的資源，資源的互相持有和等待就導致了進程死鎖。

　　2 死鎖產生的四個條件(ACID)：

　　互斥性： 一個資源只能被一個進程持有

　　請求和保持：一個進程因請求資源而阻塞導致原來持有的資源得不到釋放

　　不可剝奪： 進程未完成功能之前，不可強制釋放當前所持有的資源

　　環路等待： 若干進程之間形成環路等待資源的情形

　　3 解決死鎖的方法：

　　解決死鎖的基本思路就是破壞死鎖產生的四個必要條件

　　解決死鎖的基本方法如下：

　　預防死鎖、避免死鎖、檢測死鎖、解除死鎖

　　解決四多的常用策略如下：

　　鴕鳥策略、預防策略、避免策略、檢測與解除死鎖

　　5、進程調度的策略

　　FCFS(先來先服務)、優先級、時間片輪轉、多級反饋

　　6、進程同步的方式

　　原子操作、信號量、自旋鎖管程、會合、分布式系統