VxWorks操作系統(tǒng)的集成環(huán)境叫Tornado。Tornado集成環(huán)境提供了高效明晰的圖形化的實時應(yīng)用開發(fā)平臺，它包括一套完整的面向嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)測工具。Tornado環(huán)境采用主機－目標(biāo)機交*開發(fā)模型，應(yīng)用程序在主機的Windows環(huán)境下編譯鏈接生成可執(zhí)行文件，下載到目標(biāo)機，通過主機上的目標(biāo)服務(wù)器（Target ? Server）與目標(biāo)機上的目標(biāo)代理（Target ? Agent）的通信完成對應(yīng)用程序的調(diào)試、分析。它主要由以下幾部分組成： ? ??
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? VxWorks高性能的實時操作系統(tǒng)； ? ??
? * ? 應(yīng)用編譯工具； ? ??
? * ? 交互開發(fā)工具； ? ??
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? 下面對Tornado集成環(huán)境的各組件功能分別介紹： ? ??
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? * ? Tornado開發(fā)環(huán)境 ? ??
? Tornado是集成了編輯器、編譯器、調(diào)試器于一體的高度集成的窗口環(huán)境，同樣也可以從Shell窗口下發(fā)命令和瀏覽。 ? ??
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? * ? WindConfig：Tornado系統(tǒng)配置 ? ??
? 通過WindConfig可選擇需要的組件組成VxWorks實時環(huán)境，并生成板級支持包BSP的配置。通過修改config.h可以實現(xiàn)WindConfig的所有功能，并且，可以實現(xiàn)WindConfig不能實現(xiàn)的功能。 ? ??
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? * ? WindSh:Tornado外殼 ? ??
? WindSh是一個駐留在主機內(nèi)的C語言解釋器，通過它可運行下載到目標(biāo)機上的所有函數(shù)，包括VxWorks和應(yīng)用函數(shù)。Tornado外殼還能解釋常規(guī)的工具命令語言TCL。 ? ??
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? WindSh不僅可以解釋幾乎所有的C語言表達(dá)式，而且可以實現(xiàn)所有的調(diào)試功能。它主要有以下調(diào)試功能：下載軟件模塊；刪除軟件模塊；產(chǎn)生任務(wù)；刪除任務(wù)；設(shè)置斷點；刪除斷點；運行、單步、繼續(xù)執(zhí)行程序；查看內(nèi)存、寄存器、變量；修改內(nèi)存、寄存器、變量；查看任務(wù)列表、內(nèi)存使用情況、CPU利用率；查看特定的對象（任務(wù)、信號量、消息隊列、內(nèi)存分區(qū)、類）；復(fù)位目標(biāo)機。 ? ??
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? * ? 瀏覽器 ? ??
? Tornado瀏覽器可查看內(nèi)存分配情況、任務(wù)列表、CPU利用率、系統(tǒng)目標(biāo)（如任務(wù)、消息隊列、信號量等）。這些信息可周期性地進(jìn)行更新。 ? ??
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? * ? CrossWind:源碼級調(diào)試器 ? ??
? 源碼級調(diào)試器CrossWind提供了圖形和命令行方式來調(diào)試，可進(jìn)行指定任務(wù)或系統(tǒng)級斷點設(shè)置、單步執(zhí)行、異常處理。 ? ??
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? 有些功能如修改內(nèi)存、寄存器、變量的值通過菜單操作是無法實現(xiàn)的，需要在WindSh中執(zhí)行原語操作實現(xiàn)。 ? ??
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? * ? 駐留主機的目標(biāo)服務(wù)器 ? ??
? 目標(biāo)服務(wù)器管理主機與目標(biāo)機的通信，所有與目標(biāo)機的交互工具都通過目標(biāo)服務(wù)器，它也管理主機上的目標(biāo)機符號表，提供目標(biāo)模塊的加載和卸載。 ? ??
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? * ? Tornado注冊器 ? ??
? 所有目標(biāo)服務(wù)器注冊其提供的服務(wù)在注冊器中。注冊器映射用戶定義的目標(biāo)名到目標(biāo)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)地址。

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任務(wù)間通信機制?
任務(wù)間通信機制是多任務(wù)間相互同步和通信以協(xié)調(diào)各活動的主要手段，VxWorks提供的任務(wù)問通信手段按其速度由 快到慢排列為信號量、消息隊列、管道到網(wǎng)絡(luò)透明的套接字。 本例子中，主要采用了共享內(nèi)存、信號量和消息隊列等手段實現(xiàn)任務(wù)間通信。任務(wù)間通信最直接、最明顯的方法是訪問共享內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，VxWorks操作系統(tǒng)采用的是 32位平滑內(nèi)存地址空間，所有任務(wù)共存于單一的地址空間，任一程序定義的各種類型的全局變量都可以被任務(wù)直接訪問。本系統(tǒng)中所有的全局控制參數(shù)數(shù)組都采用這種方法來訪問，雖然這種方法不是最好的，但是卻減少了函數(shù)調(diào)用時傳遞很多參數(shù)的 環(huán)節(jié)，對于實時控制系統(tǒng)來說是可取的。信號量是任務(wù)間通信同步互斥的最優(yōu)選擇，VxWorks提供3種信號量：二進(jìn)制，互斥和計數(shù)器信號量。常用的是二進(jìn)制信號量和互斥信號量。?????

通信機制還包含消息隊列、共享內(nèi)存等。

調(diào)度的概念?
構(gòu)成應(yīng)用軟件系統(tǒng)的程序集合中，獨立的、相互作用的程序單元，在其執(zhí)行時稱之為任務(wù)。單個CPU中，多任務(wù)機制制造了一個多個任務(wù)同時執(zhí)行的假象。其實系統(tǒng)只是根據(jù)一個多任務(wù)調(diào)度算法，將內(nèi)核插入到這些任務(wù)中執(zhí)行。任務(wù)由系統(tǒng)內(nèi)核調(diào)度運行一段固定長度的時間，稱為間片。調(diào)度是指為任務(wù)分配資源和時間，使系統(tǒng)滿足特定的性能要求。調(diào)度算法的目的是在正常情況下，盡可能滿足所有任務(wù)的時限；在峰值負(fù)載條件下，保證強實時任務(wù)滿足時限。因為時限是區(qū)分實時系統(tǒng)和非實時系統(tǒng)的關(guān)鍵因素，因此調(diào)度算法是實時系統(tǒng)的基本問題。實時操作具有的運行性能，如吞吐量的大小、周轉(zhuǎn)時間的長短、相應(yīng)的及時性和可預(yù)測性等在很大程度上都取決于實時調(diào)度。 調(diào)度的類型?
雖然調(diào)度的主要 目的都是為了分配處理機，但在不同的OS中所采用的調(diào)度方式是完全不同的。在執(zhí)行調(diào)度時所采用的調(diào)度算法也可能不同。因此，常按照調(diào)度的層次把調(diào)度分成高級、中級和低級調(diào)度。高級調(diào)度又稱長程調(diào)度或作業(yè)調(diào)度，用于決定把外存上處于后備隊列中的哪些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，并為它們創(chuàng)建進(jìn)程、分配必要的資源，然后再將新創(chuàng)建的進(jìn)程排在就緒隊列上，準(zhǔn)備執(zhí)行。然而在實時系統(tǒng) 中，為了能及時響應(yīng)，用戶通過鍵盤輸入的數(shù)據(jù)都是直接送入內(nèi)存 ，因而實時系統(tǒng)通常不需要作業(yè)調(diào)度。中級調(diào)度又稱中程調(diào)度，引入它的主要 目的是為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。它使那些暫時不能運行的進(jìn)程不再占用寶貴的內(nèi)存空間，而將它們調(diào)到外存上去等待，此時的狀態(tài)稱為掛起狀態(tài)。當(dāng)這些進(jìn)程重新具備運行條件，且內(nèi)存又有空閑，由中級調(diào)度決定，將外存上的那些重新具備運行條件的就緒進(jìn)程重新調(diào)入內(nèi)存，并使它
為就緒狀態(tài)，掛在就緒隊列上等待進(jìn)程調(diào)度。低級調(diào)度又稱進(jìn)程調(diào)度。它決定就緒隊列中的哪個進(jìn)程將獲得處理機，然后由分派程序執(zhí)行把處理機分配給該進(jìn)程的操作。進(jìn)程調(diào)度是最基本的一種調(diào)度，各種 OS中都必須配置這級調(diào)度。進(jìn)程調(diào)度可采用下述兩種方式。
1)非搶占方式。采用這種調(diào)度方式，一旦把處理機分配給某進(jìn)程后，便讓該進(jìn)程一直執(zhí)行，直到該進(jìn)程完成或發(fā)生某事件而被阻塞，才再把處
理機分配給其他進(jìn)程，決不允許某進(jìn)程搶占已經(jīng)分配出去的處理機。顯然它難于滿足緊急任務(wù)的要求 ，實時系統(tǒng) 中不宜采用這種調(diào)度方式。
2)搶占方式。允許調(diào)度程序根據(jù)某種原則，去停止某個正在執(zhí)行的進(jìn)程，將已分配給該進(jìn)程的處理機 ，重新分配給另一進(jìn)程。搶占的原則有：
①時間片原則。各進(jìn)程按時間片運行，當(dāng)一個時間片用完后，便停止該進(jìn)程的執(zhí)行而重新進(jìn)行調(diào)度。
②優(yōu)先權(quán)原則。當(dāng)一個進(jìn)程到來時，如果其優(yōu)先級比正在執(zhí)行的進(jìn)程的優(yōu)先級高，便停止正在執(zhí)行的進(jìn)程，將處理機分配給優(yōu)先級高的進(jìn)程，
使之執(zhí)行。實時系統(tǒng) 中一般采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度和輪轉(zhuǎn)調(diào)度的進(jìn)程調(diào)度和中程調(diào)度相結(jié)合的調(diào)度策略。因此既可具有較大的靈活性，又能獲得極小的調(diào)度延遲。?
調(diào)度隊列模型?
1? 僅有進(jìn)程調(diào)度的調(diào)度隊列模型就緒態(tài)的進(jìn)程排在就緒隊列中，按時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度運行 ，每個進(jìn)程執(zhí)行時，都可能出現(xiàn)以下3種情況。?
1)任務(wù)在時間片內(nèi)完成，則該任務(wù)釋放處理機，該進(jìn)程完成。
2)任務(wù)在時間片內(nèi)未完成，則 OS將該進(jìn)程放在就緒隊列的末尾，等待下一輪調(diào)度。?
3)任務(wù)在執(zhí)行期間，進(jìn)程被阻塞后，OS將該進(jìn)程放入阻塞隊列。
2 引入中級調(diào)度的調(diào)度隊列模型?
較完善的 OS中，除設(shè)置了進(jìn)程調(diào)度外，還引入中級調(diào)度來改善內(nèi)存的利用率。當(dāng)在 OS引入中級調(diào)度后，可把進(jìn)程的就緒狀態(tài)分為內(nèi)存就緒?
態(tài)(進(jìn)程在內(nèi)存中就緒)、外存就緒態(tài)(進(jìn)程在外存中就緒)；把阻塞狀態(tài)分為內(nèi)存阻塞和外存阻塞。在調(diào)出操作的作用下，可使內(nèi)存就緒轉(zhuǎn)變?yōu)?
外存就緒、內(nèi)存阻塞轉(zhuǎn)變?yōu)橥獯孀枞?#xff1b;在中級調(diào)度的作用下，可使外存就緒轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)存就緒。
?VxWorks實時內(nèi)核 Wind調(diào)度分析?
Wind內(nèi)核缺省調(diào)度機制為基于優(yōu)先級的搶 占式調(diào)度。采用這種機制時，系統(tǒng)把處理機分配 給優(yōu)先級最高的進(jìn)程，使之執(zhí)行。一旦出現(xiàn)了另一
個優(yōu)先級更高的進(jìn)程時，進(jìn)程調(diào)度程序剝奪當(dāng)前任務(wù)的執(zhí)行，將處理機分配給高優(yōu)先級任務(wù)而在相同優(yōu)先級的多個任務(wù)之間，采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度機制。采用這種機制時，當(dāng)一個任務(wù)到達(dá)時，它被排在輪轉(zhuǎn)隊列的后面，等待分配給自己的時間片的到來，如果在時間片內(nèi)沒有結(jié)束，則再等待屬于自己的時間片的到來，直到任務(wù)完成。?
1? 基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度?
采用基于優(yōu)先級的搶 占式調(diào)度，系統(tǒng)中每個任務(wù)都有一個介于最高0到最低 255之間的優(yōu)先級。任一時刻，系統(tǒng)內(nèi)核一旦發(fā)現(xiàn)一個優(yōu)先級更高的任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w態(tài)，內(nèi)核就保存當(dāng)前任務(wù)的上下文并把 當(dāng)前任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為阻塞態(tài)，同時切換到這個高優(yōu)先級任務(wù)的上下文執(zhí)行。
2 輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法?
采用輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，系統(tǒng)讓處于就緒態(tài)的優(yōu)先級相同的一組任務(wù)依次輪流執(zhí)行預(yù)先確定長度的時間片。這是一種處理機平均分配的方法。如果不使用輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，優(yōu)先級相同的一組任務(wù)中第一個獲得處理機的任務(wù)將不會被阻塞而獨占處理機，如果沒有阻塞或其他情況發(fā)生，它不會放棄處理機的使用權(quán)。
3 基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度與輪轉(zhuǎn)調(diào)度相結(jié)合?
有時 ，基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度可與輪轉(zhuǎn)調(diào)度相結(jié)合。當(dāng)優(yōu)先級相同的一組任務(wù)依次輪流平均分配處理機時，若有高優(yōu)先級的任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w態(tài)則可搶占該組任務(wù)。直到再一次符合執(zhí)行條件時，該組任務(wù)才可再次共享處理機。 為了任務(wù)控制的靈活性 ，Wind內(nèi)核還提供了動態(tài)優(yōu)先級機制，任務(wù)的優(yōu)先級在運行期間可動態(tài)地變化。同時，為了防止優(yōu)先級反轉(zhuǎn)，還具有優(yōu)先級繼承機制，通過使用互斥信號量可以防止高優(yōu)先級的任務(wù)被迫等待一段不確定時間，直到一個低優(yōu)先級任務(wù)完成。

總結(jié)

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