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什么是嵌入式操作系統(tǒng)？

嵌入式操作系統(tǒng)是一種專用操作系統(tǒng) （OS），旨在為非計算機(jī)的設(shè)備執(zhí)行特定任務(wù)。嵌入式操作系統(tǒng)的主要工作是運(yùn)行允許設(shè)備完成其工作的代碼。嵌入式操作系統(tǒng)還使在操作系統(tǒng)上運(yùn)行的軟件可以訪問設(shè)備的硬件。

嵌入式操作系統(tǒng)通常在嵌入式系統(tǒng)中工作。嵌入式系統(tǒng)是支持機(jī)器的計算機(jī)。它在更大的機(jī)器中執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)。示例包括汽車中的計算機(jī)系統(tǒng)、交通信號燈、數(shù)字電視、自動取款機(jī)、飛機(jī)控制、銷售點(diǎn) （POS） 終端、數(shù)碼相機(jī)、GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)、電梯和智能電表。

包含嵌入式系統(tǒng)的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng) （IoT）。嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備內(nèi)部執(zhí)行基本操作，例如在沒有人工交互的情況下通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。

嵌入式操作系統(tǒng)如何工作？

嵌入式操作系統(tǒng)使嵌入式設(shè)備能夠在更大的系統(tǒng)中完成其工作。它與嵌入式系統(tǒng)的硬件通信以執(zhí)行特定功能。例如，電梯可能包含一個嵌入式系統(tǒng)，例如微處理器或微控制器，該系統(tǒng)可以了解乘客正在按下哪些按鈕。在該系統(tǒng)上運(yùn)行的嵌入式軟件是嵌入式操作系統(tǒng)。

與通用計算機(jī)的操作系統(tǒng)相比，嵌入式操作系統(tǒng)的功能有限。根據(jù)所討論的設(shè)備，系統(tǒng)可能只運(yùn)行單個嵌入式應(yīng)用程序。但是，該應(yīng)用程序可能對設(shè)備的運(yùn)行至關(guān)重要。鑒于此，嵌入式操作系統(tǒng)必須可靠，并且能夠在內(nèi)存和處理能力受限的情況下運(yùn)行。

在芯片上的Raspberry PI系統(tǒng)的情況下，SD卡充當(dāng)設(shè)備的硬盤驅(qū)動器，并包含在設(shè)備上運(yùn)行的代碼。SD卡是可移動的，因此可以根據(jù)需要修改其內(nèi)容。各種操作系統(tǒng)可以在樹莓派設(shè)備上運(yùn)行。嵌入式操作系統(tǒng)使設(shè)備的硬件（如 USB 和 HDMI 端口）可供在操作系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序訪問。

嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)備示例

具有嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)備的一些示例包括：

自動取款機(jī)

手機(jī)

電動汽車

工業(yè)控制系統(tǒng)（ICS)

基于 Arduino 的設(shè)備

Arduino是一個帶有微控制器的開源平臺，可以處理簡單的輸入，例如溫度或壓力，并將其轉(zhuǎn)換為輸出。這些設(shè)備具有基本的嵌入式操作系統(tǒng)，其作用類似于引導(dǎo)加載程序和命令解釋器?；?Arduino 的設(shè)備的一個示例是遙控汽車。Arduino從汽車控制器讀取輸入，并將輸出信息和命令發(fā)送到其他組件，例如制動器。

嵌入式操作系統(tǒng)的常見用途

嵌入式操作系統(tǒng)有多種用途，包括：

自動取款機(jī)。ATM具有基本的操作系統(tǒng)，使機(jī)器能夠讀取用戶的借記卡和個人識別號碼輸入，并執(zhí)行銀行帳戶功能，如提款或檢查余額。操作系統(tǒng)除了對用戶輸入做出反應(yīng)并與 ATM 硬件通信外，幾乎沒有其他操作。

手機(jī)。手機(jī)需要像Android或iOS這樣的操作系統(tǒng)來啟動手機(jī)，并使應(yīng)用程序能夠與其他手機(jī)硬件進(jìn)行通信。

電動汽車。微控制器托管嵌入式操作系統(tǒng)，用于處理制動或壓力傳感等功能。例如，前保險杠上的一定壓力可能會導(dǎo)致安全氣囊熄滅。這種類型的函數(shù)稱為反應(yīng)式操作，因?yàn)樗鼘斎胱龀龇磻?yīng)。

工業(yè)控制系統(tǒng)。傳感器用于工業(yè)控制系統(tǒng)，以測量工廠狀況，并在發(fā)生危險時發(fā)出警報。傳感器包含一個嵌入式操作系統(tǒng)，使它們能夠執(zhí)行這些任務(wù)。

紅綠燈。嵌入式操作系統(tǒng)使交通信號燈能夠以編程的間隔循環(huán)切換不同的信號。

基本輸入/輸出系統(tǒng)。在某些情況下，BIOS可被視為嵌入式操作系統(tǒng)，因?yàn)樗鞘古_式計算機(jī)更復(fù)雜的操作系統(tǒng)能夠與計算機(jī)硬件交互的固件。

嵌入式操作系統(tǒng)的類型

嵌入式操作系統(tǒng)是為他們將執(zhí)行的任務(wù)而設(shè)計的。各種類型的操作系統(tǒng)包括：

多任務(wù)操作系統(tǒng)。多任務(wù)操作系統(tǒng)可以一次執(zhí)行多個任務(wù)。它使用作業(yè)計劃來執(zhí)行基本任務(wù)。例如，手機(jī)操作系統(tǒng)在多個任務(wù)之間分配 CPU 資源。

實(shí)時操作系統(tǒng)。實(shí)時操作系統(tǒng)設(shè)計為反應(yīng)式。它在收到輸入時處理輸入，并在特定時間范圍內(nèi)做出響應(yīng)。如果響應(yīng)時間超出指定的時間段，系統(tǒng)可能會出現(xiàn)故障。實(shí)時操作系統(tǒng)有時使用速率單調(diào)調(diào)度，為任務(wù)分配優(yōu)先級。

單回路控制系統(tǒng)。這種類型的嵌入式操作系統(tǒng)對單個變量進(jìn)行控制。一個例子是智能家居中的溫度控制。智能恒溫器測量房屋內(nèi)的溫度，如果超過用戶設(shè)定的限制，則關(guān)閉熱量。

嵌入式與非嵌入式操作系統(tǒng)：有什么區(qū)別？