[发明专利]一种硬件实时操作系统

说明书

技术领域：

本发明属于计算机设备技术领域，涉及一种由嵌入式技术与集成电路技术交叉实现的硬件实时操作系统（HRTOS，Hardware Real Time Operation System），用电子设计自动化技术（EDA）对实时操作系统（RTOS，Real Time Operation System）内核进行硬件设计与实现，完成一种实现实时操作系统内核功能的集成电路（IC），提高了实时操作系统的实时性、可靠性和稳定性。

背景技术：

计算机系统包括通用计算机系统（PC机）和嵌入式计算机系统（简称嵌入式系统，Embedded System），通用计算机系统采用标准化设计，在硬件与软件上都是采用标准架构，其软件和硬件都是标准的，生产商也是相对集中的，其CPU的主要生产商有Intel、AMD等，操作系统主要有Windows和LINUX等。嵌入式计算机系统采用非标准化设计，它是一种专用计算机系统，具有特殊性，例如，一款手机具有3G功能，而另一款手机却具有4G功能等。因此，嵌入式系统需要根据产品的具体要求来量身定制，通过选择合适的嵌入式处理器、外围功能模块等来定制硬件系统；通过选择合适的嵌入式操作系统和应用协议等来定制软件系统。电气电子工程师协会（IEEE）给出的嵌入式系统定义是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置。”

嵌入式技术是继网络技术之后的又一主流技术，从20世纪90年代，嵌入式技术全面展开，随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统获得了广阔的发展空间。目前，嵌入式技术已成为智能领域的核心技术，特别是物联网（IOT，Internet of Things）为嵌入式系统提供了巨大的应用空间。嵌入式系统又推动了物联网的崛起，也反示出嵌入式系统巨大的发展潜力。物联网的核心设备是智能终端，物联的实现就是智能终端的网络化运行，嵌入式系统又是智能终端的大脑和中枢神经，因此嵌入式系统是物联网产业发展的核心推动力。

总之，嵌入式系统是计算机硬件与软件高度融合的智能体，已经形成了巨大的技术空间和人才市场，而“实时操作系统”是嵌入式系统的基础运行平台，是嵌入式系统稳定、可靠工作的基础，其功能和性能的好坏将直接影响嵌入式系统的功能和性能。

实时操作系统RTOS主要特性包括：一是实时性，反映实时操作系统快速响应外部事件的能力；二是可靠性，反映实时操作系统能够保持正常运行而不受外界影响的能力，通常以系统连续并且可靠运行时间来度量；三是安全性，反映实时操作系统能够抵御外部攻击和应用软件自身缺陷的能力；四是开放性，反映实时操作系统符合国际和国家标准水平以及能否得到众多第三方广泛支持的基本条件。

基于优先级实现抢占式的多任务实时内核是实时操作系统的核心部分。其功能主要包括处理器管理、任务调度、任务同步、任务间通信、中断处理、定时器和内存管理等模块。例如，著名的VxWorks实时内核（Wind）主要包括基于优先级的任务调度、任务同步和通信、中断处理、定时器和内存管理；μC/OS-II/III提供了基于优先级的任务调度与管理、任务间同步与通信、时间管理和中断服务、内存管理等功能。