贏得設(shè)計(jì)成功的嵌入式Linux

　　首先，必需將硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)區(qū)分開(kāi)，前者可保證不會(huì)錯(cuò)過(guò)最后期限并能準(zhǔn)確地了解工程的進(jìn)度，后者則通常需要在一個(gè)特定時(shí)間范圍內(nèi)才能完成任務(wù)。像QNX、VxWorks及其他一些開(kāi)發(fā)環(huán)境——如LiveDevices公司的Realogy套件及Volcano公司的汽車聯(lián)網(wǎng)系列產(chǎn)品等，均可處理需要有充分確定性響應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵任務(wù)（參考文獻(xiàn)1）。但據(jù)EDN編輯Warren Webb最新報(bào)道，目前有許多可用來(lái)滿足實(shí)時(shí)需求的商業(yè)性Linux產(chǎn)品，如LynuxWorks公司用于補(bǔ)充其LynxOS產(chǎn)品的BlueCat Linux以及即將推出的Red Hat Embedded Linux，是堅(jiān)持Red Hat的Linux 與將Linux及VxWorks融合在一起的全球最大商用RTOS供應(yīng)商Wind River公司共同協(xié)作的結(jié)果（參考文獻(xiàn)2）。而最近進(jìn)行的一系列發(fā)布，如General Dynamics Advanced Information Systems（通用動(dòng)態(tài)高級(jí)信息系統(tǒng)）選擇LynuxWorks公司的安全應(yīng)急LynxOS-178 RTOS來(lái)開(kāi)發(fā)美國(guó)陸軍未來(lái)戰(zhàn)斗系統(tǒng) (FCS)的基礎(chǔ)設(shè)施等，則表明這些進(jìn)展意味著巨大的商機(jī)，
　　盡管這些系統(tǒng)都與Linux兼容，但它們還是不可避免地采用了專用軟件來(lái)滿足客戶的需求。例如，MontaVista公司對(duì)Linux內(nèi)核進(jìn)行了修改以滿足其運(yùn)營(yíng)商級(jí)產(chǎn)品的如下需求，即增加大量預(yù)占點(diǎn)來(lái)將最壞情況下的延時(shí)從大于100ms縮短至小于1ms，以適應(yīng)在電信基礎(chǔ)設(shè)施中使用。此外，由FSMLabs公司提供的RTLinuxPro，將Linux作為一個(gè)在硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核監(jiān)控下的空閑線程來(lái)運(yùn)行，在一個(gè)典型x86平臺(tái)上可保證最壞情況下的中斷延時(shí)為13ms，并允許無(wú)縫訪問(wèn)Linux環(huán)境。歐洲市場(chǎng)的興趣來(lái)自意大利軟件開(kāi)發(fā)商Koan，Koan公司的Klinux采用由Polytechnic of Milan航空航天工程系RTAI項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)應(yīng)用接口 (RTAI) 內(nèi)核擴(kuò)展來(lái)提供硬實(shí)時(shí)響應(yīng)。在獲得免許可的開(kāi)放源代碼條件下，Koan正致力于將其系統(tǒng)移植到包括x86、ARM、PowerPC及Xscale架構(gòu)的處理器上，這些產(chǎn)品主要用于工業(yè)控制。
　　讓我們回到消費(fèi)電子市場(chǎng)，信息娛樂(lè)與手機(jī)應(yīng)用的迅猛發(fā)展預(yù)示著嵌入式Linux會(huì)更加廣泛地用于對(duì)任務(wù)苛刻程度與實(shí)時(shí)響應(yīng)沒(méi)有那么嚴(yán)格要求的設(shè)備中。當(dāng)然，Linux已經(jīng)在可靠性與安全性方面獲得了很好的聲譽(yù)，正因?yàn)槿绱?，移?dòng)電話運(yùn)營(yíng)商Orange與意法半導(dǎo)體公司最近決定對(duì)嵌入式Linux系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)行聯(lián)合投資，該操作系統(tǒng)用于在意法半導(dǎo)體公司基于ARM的Nomadik處理器上運(yùn)行的一個(gè)安全電子手機(jī)付費(fèi)程序。但Linux傳統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間遲緩已經(jīng)在很多場(chǎng)合妨礙了它的應(yīng)用，這是由于它原有內(nèi)核的非預(yù)占性設(shè)計(jì)而造成的，其運(yùn)行任務(wù)會(huì)停止中斷，并且其調(diào)度程序采用了一種公平算法來(lái)保證所有任務(wù)均分享一部分處理器時(shí)間，而不考慮任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。這種內(nèi)核還依靠任務(wù)之間的頁(yè)面交換，因此不能在必需適應(yīng)異步事件的系統(tǒng)中對(duì)時(shí)序進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)。此外，它還要求用存儲(chǔ)器管理單元 (MMU) 來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)器保護(hù)以及方便多任務(wù)處理。
　　當(dāng)前的2.6版內(nèi)核進(jìn)一步減少了延時(shí)并擁有許多嵌入式友好特性，包括構(gòu)建用于不需要用戶界面的設(shè)備的小占板面積內(nèi)核選項(xiàng)。在從過(guò)渡版2.5開(kāi)始發(fā)布的內(nèi)核中，系統(tǒng)核心是所謂的O(1)調(diào)度程序，它增加了內(nèi)核預(yù)占、任務(wù)優(yōu)先級(jí)與一個(gè)專用時(shí)間限制程序?；贚inux 的電話系統(tǒng)制造商Digium公司總裁Mark Spencer聲稱，無(wú)需對(duì)內(nèi)核進(jìn)行額外的修改，Linux操作系統(tǒng)的性能就能勝任軟實(shí)時(shí)應(yīng)用，他說(shuō)：“大多數(shù)先進(jìn)PC平臺(tái)可處理多達(dá)每秒1000個(gè)硬件中斷，這對(duì)于Digium公司的Asterisk系統(tǒng)核心部分的時(shí)分多路復(fù)用總線來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠”。他認(rèn)為L(zhǎng)inux 的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是它能適應(yīng)從小型嵌入式平臺(tái)直至超級(jí)計(jì)算機(jī)的升級(jí)，并且還能與PC開(kāi)發(fā)并行進(jìn)行。他說(shuō)：“一開(kāi)始，PC只運(yùn)行字處理軟件與電子表格軟件，但它們很快便開(kāi)始取代小型機(jī)并在計(jì)算領(lǐng)域占優(yōu)勢(shì)。與此相似，Linux正變得無(wú)處不在，現(xiàn)在其產(chǎn)品出現(xiàn)在各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域中”。Spencer堅(jiān)持認(rèn)為Digium公司應(yīng)繼續(xù)開(kāi)發(fā)它的開(kāi)放源代碼Asterisk產(chǎn)品，而且公司還可以將許可授給第三方以進(jìn)行專用軟件開(kāi)發(fā)，這代表了Linux商業(yè)合作的運(yùn)營(yíng)模式，他說(shuō)：“我們剛剛推出了Asterisk商業(yè)版，并正在開(kāi)發(fā)更多的PBX基礎(chǔ)設(shè)施硬件，包括一種回波消除卡”。