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¿Cuál es la diferencia entre un sistema operativo integrado y un sistema operativo general?

Las características que deben tener los sistemas integrados son: alta confiabilidad; el sistema aún puede funcionar normalmente en entornos hostiles o cortes de energía repentinos; muchas aplicaciones integradas requieren un rendimiento en tiempo real, lo que requiere un sistema operativo integrado real; -las capacidades de procesamiento de tiempo se combinan orgánicamente con aplicaciones específicas, y sus actualizaciones también se llevan a cabo simultáneamente con productos específicos. Los códigos de software en los sistemas integrados requieren alta calidad y alta confiabilidad, y generalmente se solidifican solo en memoria de lectura o memoria flash; es decir, el software requiere almacenamiento de estado sólido, en lugar de almacenarse en un soporte como un disco.

1. Sistemas integrados y sistemas operativos integrados

1.1 Sistemas integrados

Los sistemas integrados toman las computadoras integradas como tecnología central y están orientados a los usuarios y al producto. y orientado a aplicaciones, el software y el hardware se pueden reducir y es adecuado para sistemas informáticos especiales que tienen requisitos estrictos de rendimiento integral, como función, confiabilidad, costo, volumen y consumo de energía.

1.2 Sistema operativo integrado

El sistema operativo integrado EOS (Embedded Operating System) es un software de sistema ampliamente utilizado en el pasado, principalmente en los campos del control industrial. sistemas de defensa. EOS es responsable de asignar y programar todos los recursos de software y hardware del sistema integrado, controlar y coordinar las actividades concurrentes, debe reflejar las características del sistema en el que se encuentra y ser capaz de lograr las funciones requeridas por el sistema mediante la carga y la programación; descargar ciertos módulos. Actualmente, se han lanzado algunas series de productos EOS con aplicaciones relativamente exitosas. Con el desarrollo de la tecnología de Internet, la popularización y aplicación de los dispositivos de información y la miniaturización y especialización de EOS, EOS ha comenzado a desarrollarse desde una única función débil hasta una función fuerte y altamente especializada. Los sistemas operativos integrados tienen características sobresalientes en términos de eficiencia del sistema en tiempo real, dependencias relacionadas con el hardware, solidificación del software y especificidad de las aplicaciones. EOS es relativo a los sistemas operativos generales Además de tener las funciones más básicas de los sistemas operativos generales, como programación de tareas, mecanismo de sincronización, procesamiento de interrupciones, procesamiento de archivos, etc., también tiene las siguientes características:

①Cargabilidad y separabilidad. Arquitectura abierta y escalable.

②Sólido rendimiento en tiempo real. EOS generalmente tiene un sólido rendimiento en tiempo real y puede usarse para el control de varios equipos.

③Interfaz unificada. Proporciona varias interfaces de controlador de dispositivo.

④ Es fácil de operar y simple, proporciona una GUI gráfica e interfaz gráfica amigables y busca la facilidad de aprendizaje y uso.

⑤ Proporciona potentes funciones de red, admite el protocolo TCP/IP y otros protocolos, proporciona compatibilidad con el protocolo TCP/UDP/IP/PPP y una interfaz de capa de acceso MAC unificada y reserva interfaces para varios dispositivos informáticos móviles.

⑥Fuerte estabilidad, débil interactividad. Una vez que el sistema integrado comienza a ejecutarse, no requiere demasiada intervención del usuario, lo que requiere que el EOS responsable de la administración del sistema tenga una gran estabilidad. La interfaz de usuario de un sistema operativo integrado generalmente no proporciona comandos de operación. Proporciona servicios a los programas de usuario a través de comandos de llamada al sistema.

⑦ Solidificar el código. En los sistemas integrados, el sistema operativo integrado y el software de aplicación están solidificados en la ROM de la computadora del sistema integrado. La memoria auxiliar rara vez se utiliza en sistemas integrados, por lo que las funciones de administración de archivos del sistema operativo integrado deben poder extraerse fácilmente para utilizar varios sistemas de archivos de memoria.

⑧ Mejor adaptabilidad del hardware, es decir, buena portabilidad.

Existen alrededor de 40 tipos de sistemas operativos integrados que se utilizan en dispositivos de información a nivel internacional. Ahora, los productos EOS muy populares en el mercado, incluido Palm OS, una filial de 3Com, tienen una cuota de mercado global del 50%, mientras que Windows CE de Microsoft sólo representa el 29%. En el mercado estadounidense, Palm OS supera con creces a Windows CE con una cuota de mercado del 80%. Linux de código abierto es muy adecuado para el desarrollo de dispositivos de información. Por ejemplo: Hongqi Embedded Linux desarrollado por Zhongke Hongqi Software Technology Co., Ltd. y el sistema operativo integrado basado en Xlinux "Quark" desarrollado por American Nethu Company. "Quark" es actualmente el Linux más pequeño del mundo. Tiene dos características destacadas: su pequeño tamaño y el uso de codificación GCS.

2. Tres sistemas operativos integrados de uso común

2.1 Palm OS

Palm es un producto de 3Com Company y su sistema operativo es Palm OS. Palm OS es un sistema operativo integrado de 32 bits. Palm proporciona una interfaz de comunicación en serie y una interfaz de transmisión por infrarrojos, que se pueden utilizar para comunicarse fácilmente con otros dispositivos externos y transmitir datos; tiene una interfaz de programa de aplicación de sistema operativo abierta, y los desarrolladores pueden desarrollar las aplicaciones requeridas según sea necesario; Palm OS es un sistema con una gran apertura. En la actualidad, existen miles de aplicaciones escritas específicamente para Palm OS. Desde la perspectiva del contenido del programa, que van desde administración personal y juegos hasta soluciones industriales, Palm OS no lo ha incluido. Con un amplio soporte de software, las funciones de las computadoras portátiles basadas en Palm OS se pueden ampliar continuamente.

Palm OS es un sistema operativo desarrollado específicamente para ordenadores de mano. Al escribir programas, Palm OS tuvo plenamente en cuenta la memoria relativamente pequeña de las computadoras portátiles, por lo que solo ocupa una cantidad muy pequeña de memoria. Dado que las aplicaciones escritas en Palm OS ocupan muy poco espacio (normalmente sólo unas pocas decenas de KB), una computadora portátil basada en Palm OS (aunque sólo tiene unos pocos MB de RAM) puede ejecutar muchas aplicaciones.

Dado que las características más importantes de los productos Palm son la facilidad de uso y el peso ligero, se decide que Palm OS debería tener las siguientes características.

①La función de ahorro de energía del sistema operativo. Las computadoras de bolsillo requieren la menor cantidad de energía posible, por lo que en las aplicaciones de Palm OS, si no se ejecutan eventos, el dispositivo del sistema entra en un estado de semi-suspensión (dormición); si la aplicación está inactiva durante un período de tiempo, el sistema entra automáticamente en hibernación; Estado (de sueño).

② Gestión de memoria razonable. La memoria de Palm es una RAM rápida que se puede leer y escribir. La RAM dinámica (RAM dinámica) es similar a la RAM de una PC. Proporciona espacio de almacenamiento temporal para variables globales y otros datos que no es necesario guardar de forma permanente. ) es similar a El disco duro de su PC puede guardar aplicaciones y datos de forma permanente.

③Los datos de Palm OS se almacenan en formato de base de datos. Una base de datos se compone de un conjunto de registros y cierta información del encabezado de la base de datos. Para garantizar la velocidad de procesamiento del programa y el espacio de memoria, al procesar datos, Palm OS no copia los datos del montón de almacenamiento (Storage Heap) al montón dinámico (Dynamic Heap) antes del procesamiento, sino que los procesa directamente en el montón de almacenamiento. Para evitar llamar incorrectamente a la dirección de memoria, Palm OS estipula que todo esto debe lograrse llamando a la API en su administrador de memoria.

La combinación de Palm OS y el software de sincronización (HotSync) permite sincronizar la información del ordenador de mano y del PC, extendiendo las mismas funciones del escritorio al ordenador de mano. Palm dispone de una amplia gama de aplicaciones, tales como: gestión de contactos y hojas de trabajo, comunicaciones por correo electrónico e Internet, automatización de fuerza de ventas y grupos, etc.

El hardware periférico de Palm también es muy rico e incluye cámaras digitales, receptores GPS, módems, teléfonos inalámbricos GSM, dispositivos de reproducción de audio digital, teclados portátiles, grabadoras de voz, lectores de códigos de barras, receptores de buscapersonas inalámbricos y detectores. Entre ellas, la aplicación de Palm y GPS no solo se puede utilizar para navegación y posicionamiento, sino que también se puede combinar con GPS para monitoreo del clima, levantamiento de nombres de lugares, etc.

2.2 Windows CE

Windows CE es un sistema operativo integrado de 32 bits, abierto y escalable, desarrollado por Microsoft, que se basa en el funcionamiento de dispositivos electrónicos de tipo ordenador de mano. Es Windows 95 simplificado. La interfaz gráfica de usuario de Windows CE es bastante buena. La C en CE significa Compacto, Consumidor, Conectividad y Compañero; E significa Electrónica. A diferencia de Windows 95/98 y Windows NT, Windows CE es un nuevo sistema operativo integrado con todos los códigos fuente desarrollados por Microsoft. Aunque su interfaz operativa se deriva de Windows 95/98, Windows CE se ha vuelto a desarrollar basándose en la API Win32. tipo de plataforma de equipos de información. Windows CE es modular, estructurado, basado en la interfaz del programa de aplicación Win32 y no tiene nada que ver con el procesador. Windows CE no sólo hereda la interfaz gráfica tradicional de Windows, sino que también puede utilizar las herramientas de programación de Windows 95/98 (como Visual Basic, Visual C, etc.), utilizar las mismas funciones y utilizar la misma cuadrícula de interfaz en Windows. Plataforma CE, para que la gran mayoría del software de aplicación pueda seguir utilizándose en la plataforma Windows CE con simples modificaciones y trasplantes.

Los objetivos de diseño de Windows CE son: modularidad y escalabilidad, buen rendimiento en tiempo real, sólidas capacidades de comunicación y soporte para una variedad de CPU. Está diseñado para satisfacer las necesidades de una variedad de dispositivos, incluidos controladores industriales, centros de comunicaciones y equipos empresariales como terminales de punto de venta, así como productos de consumo como cámaras, teléfonos y equipos de entretenimiento en el hogar. Un sistema integrado típico basado en Windows CE suele estar diseñado para un propósito específico y funciona sin conexión. Requiere que el sistema operativo utilizado sea de tamaño pequeño y tenga respuesta integrada a las interrupciones.

Las características de Windows CE son:

① Tiene funciones flexibles de administración de energía, incluido el modo de suspensión/activación.

②Utiliza tecnología de almacenamiento de objetos, incluido el sistema de archivos, el registro y la base de datos. También tiene muchas características de sistema operativo eficientes y de alto rendimiento, incluida paginación bajo demanda, almacenamiento compartido, sincronización de procesos cruzados, soporte para montones de gran capacidad, etc.

③Tener buenas habilidades comunicativas. Es ampliamente compatible con varios hardware de comunicación, también admite conexión de área local directa y conexión de acceso telefónico, y proporciona conexión con PC, intranet e Internet, y también proporciona la mejor integración y comunicación con Windows 9x/NT.

④Admite interrupciones anidadas. Permita que las interrupciones de mayor prioridad sean atendidas primero en lugar de esperar a que se completen los ISR de nivel inferior. Esto hace que el sistema operativo tenga el rendimiento en tiempo real que requieren los sistemas operativos integrados.

⑤ Mejor capacidad de respuesta de los hilos. Los requisitos para el límite superior de tiempo de respuesta de IST (subproceso de servicio de interrupción) de alto nivel son más estrictos. Las mejoras en la capacidad de respuesta de los subprocesos ayudan a los desarrolladores a comprender el tiempo específico de la conversión de subprocesos y les ayudan a crear nuevo hardware a través de capacidades de monitoreo mejoradas. aplicaciones integradas.

⑥256 niveles de prioridad. Esto permite a los desarrolladores tener una mayor flexibilidad para controlar la sincronización de los sistemas integrados.

⑦La API de Windows CE es un subconjunto de la API de Win32 y admite casi 1500 API de Win32. Con estas API, puedes escribir aplicaciones de cualquier complejidad. Por supuesto, en el sistema Windows CE, la API proporcionada también se puede determinar de acuerdo con las necesidades de aplicaciones específicas.

En las computadoras portátiles, Windows CE incluye los siguientes componentes importantes: Pocket Outlook y sus componentes, grabadora de voz, canal móvil, acceso telefónico remoto, reloj mundial, calculadora, múltiples métodos de entrada, colección de caracteres GBK, Biblioteca de fuentes TTF chinas, diccionario bidireccional inglés-chino, navegador de bolsillo, correo electrónico, Pocket Office, configuración del sistema, software de servicios Windows CE.

2.3 Linux

Linux es un sistema operativo similar a Unix. Se originó como un hobby en Finlandia por Linus Torvalds, pero ahora es uno de los sistemas operativos de código abierto más populares. Desde su aparición en 1991 hasta ahora, Linux se ha convertido en un sistema operativo potente y bien diseñado en sólo 10 años. El sistema operativo Linux, que se ha desarrollado con el avance de la tecnología de redes, se ha convertido en la base de DOS y Windows 95/ de Microsoft. 98. Oponente fuerte. Los sistemas Linux no solo pueden ejecutarse en plataformas de PC, sino que también brillan en sistemas integrados. Con el rápido desarrollo de varios sistemas operativos Linux integrados, el sistema operativo Linux ha ido formando gradualmente una situación que puede competir con EOS como Windows CE. Entre los sistemas integrados que se están desarrollando actualmente, 49 proyectos eligen Linux como sistema operativo integrado. Linux ahora es ideal para operaciones integradas.

Hongqi Embedded Linux desarrollado por Zhongke Hongqi Software Technology Co., Ltd. se está convirtiendo en la primera opción de muchos fabricantes de dispositivos integrados. En menos de un año, Hongqi Company lanzó sucesivamente sistemas Linux integrados para PDA, decodificadores, clientes ligeros y conmutadores, y los puso en aplicaciones prácticas. Ahora tome Hongqi Embedded Linux como ejemplo para explicar las características del sistema operativo Linux integrado:

① Kernel optimizado, alto rendimiento, estabilidad y multitarea.

②Aplicable a diferentes CPU y admite múltiples arquitecturas, como X86, ARM, MIPS, ALPHA, SPARC, etc.

③Capaz de proporcionar GUI integrada completa y X-Windows integrado.

④ Proporciona navegadores integrados, programas de correo, reproductores MP3, reproductores MPEG, bloc de notas y otras aplicaciones.

⑤ Proporciona herramientas de desarrollo completas y SDK, y también proporciona una versión de desarrollo para PC.

⑥ Los usuarios pueden personalizarlo y proporcionar herramientas de configuración y personalización gráfica.

⑦El conjunto de controladores de chips integrados de uso común admite una gran cantidad de dispositivos de hardware periféricos y tiene controladores completos.

⑧ Proporcionar una versión en tiempo real y soluciones integradas completas para soluciones de almacenamiento integradas.

⑨ Soporte chino perfecto, soporte técnico sólido y documentación completa.

⑩Código fuente abierto, abundantes recursos de software, amplio soporte de desarrolladores de software, bajo precio, estructura flexible y amplia aplicación.

3. Comparación de tres sistemas operativos integrados

3.1 Comparación entre el sistema operativo Linux y Windows Ce

Ventajas del sistema operativo Linux integrado en comparación con Windows CE: Primero, Linux es de código abierto y no contiene tecnología de caja negra. Muchos entusiastas de Linux en todo el mundo son firmes partidarios técnicos de los desarrolladores de Linux, mientras que Windows CE es un sistema operativo no abierto, lo que dificulta que terceros personalicen los productos.

En segundo lugar, el código fuente de Linux está disponible en todas partes, con comentarios enriquecidos y documentación completa, lo que facilita la resolución de diversos problemas. En tercer lugar, el kernel de Linux es pequeño y eficiente; mientras que Windows CE es torpe en este sentido, ocupa demasiada RAM y tiene aplicaciones enormes. Cuarto, Linux es un sistema operativo de código abierto que tiene un precio extremadamente competitivo y es adecuado para las condiciones nacionales de China. La tasa de derechos de autor de Windows CE es un factor que los fabricantes deben tener en cuenta. Quinto, Linux no sólo admite chips x86, sino que también es un sistema multiplataforma. Hasta ahora, puede admitir de 20 a 30 tipos de CPU. Muchos fabricantes de CPU (incluidos chips en la industria de electrodomésticos) han comenzado a portar plataformas Linux, y la velocidad de portabilidad supera con creces la del entorno de desarrollo Java. Si utiliza el entorno Linux para desarrollar productos hoy en día, no tendrá que preocuparse por cambiar de plataforma cuando reemplace la CPU en el futuro. En sexto lugar, la estructura del kernel de Linux es muy completa en términos de red: proporciona redes Ethernet que incluyen diez megabits, cien megabits y gigabits, así como redes inalámbricas, Token ring (Token ring) y fibra óptica e incluso soporte para satélites. En séptimo lugar, Linux considera el requisito de adaptarse a la escalabilidad del sistema en el diseño de la estructura del núcleo, mientras que Windows CE no considera el requisito de adaptarse al alto grado de escalabilidad del sistema en el diseño de la estructura del núcleo.

Las debilidades del sistema operativo Linux integrado en comparación con Windows CE: en primer lugar, es más difícil de desarrollar y requiere una gran capacidad técnica; en segundo lugar, las herramientas de depuración principales están incompletas y la depuración no es conveniente. interfaz gráfica de usuario; en tercer lugar, como algunos sistemas operativos comerciales, Linux integrado ocupa una gran cantidad de memoria. Por supuesto, las personas pueden eliminar algunas funciones inútiles para reducir la memoria utilizada, pero si no tienen cuidado, causarán nuevas preguntas; las aplicaciones requieren memoria virtual, pero los sistemas integrados no tienen ni requieren memoria virtual, por lo que no todas las aplicaciones de Linux pueden ejecutarse en sistemas integrados.

3.2 Comparación entre Palm OS y Windows CE

Palm OS de 3Com es un excelente sistema operativo integrado en el mercado de las computadoras portátiles y es un sistema especialmente diseñado para este mercado. Tiene una interfaz de programación de aplicaciones (API) de sistema operativo abierta, que ayuda a los desarrolladores a desarrollar las aplicaciones requeridas de acuerdo con sus necesidades, y tiene un programa de aplicación muy rico. Ha dominado el mercado de las computadoras portátiles durante mucho tiempo.

Desde una perspectiva técnica, Palm OS es un sistema operativo desarrollado específicamente para computadoras de mano. Tiene muchas ventajas que Windows CE no puede igualar. Windows CE está demasiado inflado y no es adecuado para su uso en computadoras de mano baratas. .

Palm OS es un sistema muy abierto. Los desarrolladores proporcionan herramientas de desarrollo de Palm OS a los usuarios de forma gratuita, lo que les permite utilizar las herramientas para escribir y modificar fácilmente software relacionado basado en Palm OS. En comparación, las herramientas de desarrollo de Windows CE son mucho más complicadas, lo que dificulta que los usuarios normales las dominen. Ésta es otra diferencia importante entre Palm OS y Windows CE.

Resumimos los siguientes aspectos en la Tabla 1 desde el tamaño, desarrollo y personalización, interoperabilidad, versatilidad, tiempo real y campos de aplicación de EOS de uso común:

Conclusión

Los tres sistemas operativos integrados, Palm OS, Windows CE y Linux, tienen cada uno características diferentes y usos diferentes, pero Linux es más pequeño y más estable que Palm OS y Windows CE, y Linux es un sistema operativo abierto, muy competitivo. en precio. Hoy en día, todo el mercado aún no ha tomado forma y el sistema operativo integrado aún no ha formado un estándar internacional unificado. Además, una serie de características de Linux nos brindan la conveniencia de desarrollar sistemas operativos integrados nacionales. para desarrollarse en este mercado inmaduro.

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