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什么是嵌入式操作系統？

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

嵌入式操作系統通常在嵌入式系統中工作。嵌入式系統是支持機器的計算機。它在更大的機器中執行一項任務。示例包括汽車中的計算機系統、交通信號燈、數字電視、自動取款機、飛機控制、銷售點 （POS） 終端、數碼相機、GPS 導航系統、電梯和智能電表。

包含嵌入式系統的設備網絡構成了物聯網 （IoT）。嵌入式系統在物聯網設備內部執行基本操作，例如在沒有人工交互的情況下通過網絡傳輸數據。

嵌入式操作系統如何工作？

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

與通用計算機的操作系統相比，嵌入式操作系統的功能有限。根據所討論的設備，系統可能只運行單個嵌入式應用程序。但是，該應用程序可能對設備的運行至關重要。鑒于此，嵌入式操作系統必須可靠，并且能夠在內存和處理能力受限的情況下運行。

在芯片上的Raspberry PI系統的情況下，SD卡充當設備的硬盤驅動器，并包含在設備上運行的代碼。SD卡是可移動的，因此可以根據需要修改其內容。各種操作系統可以在樹莓派設備上運行。嵌入式操作系統使設備的硬件（如 USB 和 HDMI 端口）可供在操作系統上運行的應用程序訪問。

嵌入式操作系統設備示例

具有嵌入式操作系統的設備的一些示例包括：

自動取款機

手機

電動汽車

工業控制系統（ICS)

基于 Arduino 的設備

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，并將其轉換為輸出。這些設備具有基本的嵌入式操作系統，其作用類似于引導加載程序和命令解釋器。基于 Arduino 的設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送到其他組件，例如制動器。

嵌入式操作系統的常見用途

嵌入式操作系統有多種用途，包括：

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

手機。手機需要像Android或iOS這樣的操作系統來啟動手機，并使應用程序能夠與其他手機硬件進行通信。

電動汽車。微控制器托管嵌入式操作系統，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致安全氣囊熄滅。這種類型的函數稱為反應式操作，因為它對輸入做出反應。

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

紅綠燈。嵌入式操作系統使交通信號燈能夠以編程的間隔循環切換不同的信號。

基本輸入/輸出系統。在某些情況下，BIOS可被視為嵌入式操作系統，因為它是使臺式計算機更復雜的操作系統能夠與計算機硬件交互的固件。

嵌入式操作系統的類型

嵌入式操作系統是為他們將執行的任務而設計的。各種類型的操作系統包括：

多任務操作系統。多任務操作系統可以一次執行多個任務。它使用作業計劃來執行基本任務。例如，手機操作系統在多個任務之間分配 CPU 資源。

實時操作系統。實時操作系統設計為反應式。它在收到輸入時處理輸入，并在特定時間范圍內做出響應。如果響應時間超出指定的時間段，系統可能會出現故障。實時操作系統有時使用速率單調調度，為任務分配優先級。

單回路控制系統。這種類型的嵌入式操作系統對單個變量進行控制。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的溫度，如果超過用戶設定的限制，則關閉熱量。

嵌入式與非嵌入式操作系統：有什么區別？