嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式計算機為核心，面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應用，軟硬件可裁減的，適用于對功能、可靠性、體積、成本、功耗等綜合性能有嚴格要求的計算機系統(tǒng)。隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應用，傳統(tǒng)的前/后臺程序開發(fā)機制已經(jīng)不能滿足日益復雜和荷記得的實現(xiàn)要求，因而現(xiàn)場常常采用嵌入式產(chǎn)時操作系統(tǒng)PROS(Real TIme OperaTIon System)開發(fā)實時多任務系統(tǒng)。嵌入式實時操作系統(tǒng)一般可以提供多任務的任務調(diào)度、時間管理、任務間通信和同步以及內(nèi)存管理MMU(Memory Manager Unit)等重要服務，使得嵌入式應用程序易于設(shè)計和擴展。采用RTOS可以使嵌入式產(chǎn)品更可靠、開發(fā)周期更短。在嵌入式應用中使用RTOS已經(jīng)成為當前嵌入式應用的一個熱點。

完成簡單功能的嵌入式系統(tǒng)一般不需要操作系統(tǒng)。如，以前許多MCS51系列單片機組成的小系統(tǒng)就只是利用軟件實現(xiàn)簡單的控制環(huán)路;但是隨著所謂后PC時代的來臨，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計日趨復雜，嵌入式操作系統(tǒng)就必不可少了。

嵌入式RTOS在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固化以及應用的專業(yè)性等方面具有較為突出的優(yōu)勢。一般而言，嵌入式操作系統(tǒng)不同于一般意義的計算機操作系統(tǒng)，它有占用空間小、執(zhí)行效率高、方便進行個性化定制和軟件要求固化存儲等特點。

UC/OS和uClinux操作系統(tǒng)是用兩種性能優(yōu)良、源碼公開且被廣泛應用的免費嵌入式操作系統(tǒng)，可以作為研究實時操作系統(tǒng)和非實時操作系統(tǒng)的典范。

uC/OS

uC/OS II(Micro Control OperaTIon System Two)是一個可以基于ROM運行的、可裁減的、搶占式、實時多任務內(nèi)核，具有高度可移植性，特別適合于微處理器和控制器，是和很多商業(yè)操作系統(tǒng)性能相當?shù)膶崟r操作系統(tǒng)(RTOS)。為了提供最好的移植性能，uC/OS II最大程度上使用ANSI C語言進行開發(fā)，并且已經(jīng)移植到近40多種處理器體系上，涵蓋了從8位到64位各種CPU(包括DSP)。

uC/OS II可以簡單的視為一個多任務調(diào)度器，在這個任務調(diào)度器之上完善并添加了和多任務操作系統(tǒng)相關(guān)的系統(tǒng)服務，如信號量、郵箱等。其主要特點有公開源代碼，代碼結(jié)構(gòu)清晰、明了，注釋詳盡，組織有條理，可移植性好，可裁剪，可固化。內(nèi)核屬于搶占式，最多可以管理60個任務。從1992年開始，由于高度可靠性、移植性和安全性，uC/OS II已經(jīng)廣泛使用在從照相機到航空電子產(chǎn)品的各種應用中。

μC/OS-II實時多任務操作系統(tǒng)內(nèi)核被廣泛應用于微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器。 μC/OS-II 的前身是μC/OS，最早出自于1992 年美國嵌入式系統(tǒng)專家Jean J.Labrosse 在《嵌入式系統(tǒng)編程》雜志的5 月和6 月刊上刊登的文章連載，并把μC/OS 的源碼發(fā)布在該雜志的BBS 上。

uCLinux

uCLinux表示Micro-Control Linux，即“微控制器領(lǐng)域中的Linux系統(tǒng)”，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，其多任務的實現(xiàn)需要一定技巧。

uClinux從Linux 2.0/2.4內(nèi)核派生而來，沿襲了Linux的絕大部分特性。它通常用于具有很少內(nèi)存或Flash的嵌入式操作系統(tǒng)。在GNU通用許可證的保證下，運行uClinux操作系統(tǒng)的用戶可以使用幾乎所有的Linux API函數(shù)。由于經(jīng)過了裁剪和優(yōu)化，它形成了一個高度優(yōu)化，代碼緊湊的嵌入式Linux。

它具有體積小、穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡功能、完備的對各種文件系統(tǒng)的支持，以及豐富的API函數(shù)等優(yōu)點。uClinux與Linux在兼容性方面表現(xiàn)出色，uClinux除了不能實現(xiàn)fork()外，其余uClinux的API函數(shù)與標準Linux完全相同。

兩種嵌入式操作系統(tǒng)主要性能比較

嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)軟硬件資源的控制中心，它以盡量合理的有效方法組織多個用戶共享嵌入式系統(tǒng)的各種資源。其中用戶指的是系統(tǒng)程序之上的所有軟件。所謂合理有效的方法，指的就是操作系統(tǒng)如何協(xié)調(diào)并充分利用硬件資源來實現(xiàn)多任務。復雜的操作系統(tǒng)都支持文件系統(tǒng)，方便組織文件并易于對其規(guī)范化操作。

嵌入式操作系統(tǒng)還有一個特點就是針對不同的平臺，系統(tǒng)不是直接可用的，一般需要經(jīng)過針對專門平臺的移植操作系統(tǒng)才能正常工作。進程調(diào)度、文件系統(tǒng)支持和系統(tǒng)移植是在嵌入式操作系統(tǒng)實際應用中最常見的問題，下文就從這幾個角度入手對uc/os和uclinux進行分析比較。

進程調(diào)度

任務調(diào)度主要是協(xié)調(diào)任務對計算機系統(tǒng)內(nèi)資源(如內(nèi)存、i/o設(shè)備、cpu)的爭奪使用。進程調(diào)度又稱為cpu調(diào)度，其根本任務是按照某種原則為處于就緒狀態(tài)的進程分配cpu。由于嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存和i/o設(shè)備一般都和cpu同時歸屬于某進程，所以任務調(diào)度和進程調(diào)度概念相近，很多場合不加區(qū)分，下文中提到的任務其實就是進程的概念。

進程調(diào)度可分為“剝奪型調(diào)度”和“非剝奪型調(diào)度”兩種基本方式。所謂“非剝奪型調(diào)度”是指：一旦某個進程被調(diào)度執(zhí)行，則該進程一直執(zhí)行下去直至該進程結(jié)束，或由于某種原因自行放棄cpu進入等待狀態(tài)，才將cpu重新分配給其他進程。所謂“剝奪型調(diào)度”是指：一旦就緒狀態(tài)中出現(xiàn)優(yōu)先權(quán)更高的進程，或者運行的進程已用滿了規(guī)定的時間片時，便立即剝奪當前進程的運行(將其放回就緒狀態(tài))，把cpu分配給其他進程。

作為實時操作系統(tǒng)，uc/os是采用的可剝奪型實時多任務內(nèi)核。可剝奪型的實時內(nèi)核在任何時候都運行就緒了的最高優(yōu)先級的任務。uc/os中最多可以支持64個任務，分別對應優(yōu)先級0~63，其中0為最高優(yōu)先級。調(diào)度工作的內(nèi)容可以分為兩部分：最高優(yōu)先級任務的尋找和任務切換。

其最高優(yōu)先級任務的尋找是通過建立就緒任務表來實現(xiàn)的。uc/os中的每一個任務都有獨立的堆棧空間，并有一個稱為任務控制塊tcb(task control block)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中第一個成員變量就是保存的任務堆棧指針。任務調(diào)度模塊首先用變量ostcbhighrdy記錄當前最高級就緒任務的tcb地址，然后調(diào)用os_task_sw()函數(shù)來進行任務切換。