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随着“后PC时代”的到来,嵌入式系统的应用已无处不在,所带来的工业产值已经超过了一万亿美元,正在成为信息产业新的增长点[47]。面对日益复杂化和庞大化的嵌入式系统,在嵌入式设备中使用实时操作系统已成为一种必然的趋势。近年来,我国在嵌入式实时操作系统发展方面取得了长足进步,但与国际上的发展仍然存在一定的差距,特别是在强实时性操作系统中,基本上完全依赖于国外。针对国内在嵌入式实时操作系统发展中的不足,本文对嵌入式实时操作系统进行了全面的研究,特别在操作系统的实时性方面做了深入分析,采用了多种提高系统实时性的方法,从多个方面提高系统的实时性。首先,针对实时操作系统中基于优先级抢占调度的特点,提出了一种改进的多优先级就绪队列调度算法,使调度系统在强负载的情况下仍然能够保证O(1)的时间复杂度,很好地保证了调度的稳定性和实时性。其次,提出了一种可配置的多粒度时钟机制。在用户自主配置时钟粒度的基础之上,采用双精度时钟机制,完全地区分普通时钟中断和高精度时钟中断,既满足实时需求,又减少不必要的系统开销,较好地解决实时性与系统效率之间的矛盾。最后,在中断管理方面,本文结合平台处理器的特点,采用统一接管的思想来处理系统的外部中断。为了减小中断延迟,除了通常的接口,还向上层提供了一种快速中断入口以加快中断处理速度,对于MIPS处理器最少只需5次出入栈操作。另外,通过引入双堆栈机制,有效地解决了中断嵌套时可能引发的堆栈溢出问题。同时,针对目前电池相对于嵌入式系统功耗的发展相对滞后的问题,首次成功的在嵌入式实时操作系统中应用了动态电压调整技术(DVS)。在保证系统强实时性的前提下,有效地减小了整个系统的能量消耗,从系统级解决了处理速度与功耗之间的矛盾。本文设计了一个具有强实时性的嵌入式实时操作系统内核,希望以此能够对国内强实时性嵌入式操作系统的发展起到一定的促进作用。