uCOS和uCLinux比较

随着现代计算机技术的飞速发展和互联网技术的广泛应用，从pc时代过渡到了以个人数字助理、手持个人电脑和信息家电为代表的3c(计算机、通信、消费电子)一体的后pc时代。后pc时代里，嵌入式系统扮演了越来越重要的角色，被广泛应用于信息电器、移动计算机设备、网络设备和工控仿真等领域。

uc/os是一种免费公开源代码、结构小巧、具有可剥夺实时内核的实时操作系统。其内核提供任务调度与管理、时间管理、任务间同步与通信、内存管理和中断服务等功能。uc/os适合小型控制系统，具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点，最小内核可编译至2k。

uclinux是一种优秀的嵌入式linux版本。uclinux是micro-conrol-linux的缩写。同标准linux相比，它集成了标准linux操作系统的稳定性、强大网络功能和出色的文件系统等主要优点。但是由于没有mmu(内存管理单元)，其多任务的实现需要一定技巧。uclinux则是继承标准linux的优良特性，针对嵌入式处理器的特点设计的一种操作系统，具有内嵌网络协议、支持多种文件系统，开发者可利用标准linux先验知识等优势。其编译后目标文件可控制在几百k量级。

主要性能比较

作为实时操作系统，uc/os是采用的可剥夺型实时多任务内核。可剥夺型的实时内核在任何时候都运行就绪了的最高优先级的任务。uc/os中最多可以支持64个任务，分别对应优先级0~63，其中0为最高优先级。调度工作的内容可以分为两部分：最高优先级任务的寻找和任务切换。其最高优先级任务的寻找是通过建立就绪任务表来实现的。uc/os中的每一个任务都有独立的堆栈空间，并有一个称为任务控制块tcb(task control block)数据结构，其中第一个成员变量就是保存的任务堆栈指针。任务调度模块首先用变量ostcbhighrdy记录当前最高级就绪任务的tcb地址，然后调用os_task_sw()函数来进行任务切换。

uclinux的进程调度沿用了linux的传统，系统每隔一定时间挂起进程，同时系统产生快速和周期性的时钟计时中断，并通过调度函数(定时器处理函数)决定进程什么时候拥有它的时间片。然后进行相关进程切换，这是通过父进程调用fork函数生成子进程来实现的。uclinux系统fork调用完成后，要么子进程代替父进程执行(此时父进程已经sleep)，直到子进程调用exit退出；要么调用exec执行一个新的进程，这个时候产生可执行文件的加载，即使这个进程只是父进程的拷贝，这个过程也不可避免。当子进程执行exit或exec后，子进程使用wakeup把父进程唤醒，使父进程继续往下执行。uclinux由于没有mmu管理存储器，其对内存的访问是直接的，所有程序中访问的地址都是实际的物理地址。操作系统队内存空间没有保护，各个进程实际上共享一个运行空间。这就需要实现多进程时进行数据保护，也导致了用户程序使用的空间可能占用到系统内核空间，这些问题在编程时都需要多加注意，否则容易导致系统崩溃。

由上述分析可以得知，uc/os内核是针对实时系统的要求设计实现的，相对简单，可以满足较高的实时性要求。而uclinux则在结构上继承了标准linux的多任务实现方式，仅针对嵌入式处理器特点进行改良。其要实现实时性效果则需要使系统在实时内核的控制下运行，rt-linux就是可以实现这一个功能的一种实时内核。

主要功能比较

uc/os是面向中小型嵌入式系统的，如果包含全部功能(信号量、消息邮箱、消息队列及相关函数)，编译后的uc/os内核仅有6~10kb，所以系统本身并没有对文件系统的支持。但是uc/os具有良好的扩展性能，如果需要的话也可自行加入文件系统的内容。

uclinux则是继承了linux完善的文件系统性能。其采用的是romfs文件系统，这种文件系统相对于一般的ext2文件系统要求更少的空间。空间的节约来自于两个方面，首先内核支持romfs文件系统比支持ext2文件系统需要更少的代码，其次romfs文件系统相对简单，在建立文件系统超级块(superblock)需要更少的存储空间。romfs文件系统不支持动态擦写保存，对于系统需要动态保存的数据采用虚拟ram盘的方法进行处理(ram盘将采用ext2文件系统)。uclinux还继承了linux网络操作系统的优势，可以很方便的支持网络文件系统且内嵌tcp/ip协议，这为uclinux开发网络接入设备提供了便利。

由两种操作系统对文件系统的支持可知，在复杂的需要较多文件处理的嵌入式系统中uclinux是一个不错的选择。而uc/os则主要适合一些控制系统。

移植工作比较

uc/os和uclinux都是源码公开的操作系统，且其结构化设计便于把与处理器相关的部分分离出来，所以被移植到新的处理器上是可能的。 (1)要移植uc/os，目标处理器必须满足以下要求； ·处理器的c编译器能产生可重入代码，且用c语言就可以打开和关闭中断； ·处理器支持中断，并能产生定时中断； ·处理器支持足够的ram(几k字节)，作为多任务环境下的任务堆栈； ·处理器有将堆栈指针和其他cpu寄存器读出和存储到堆栈或内存中的指令。 在理解了处理器和c编译器的技术细节后，uc/os的移植只需要修改与处理器相关的代码就可以了。具体有如下内容： ·os_cpu.h中需要设置一个常量来标识堆栈增长方向； ·os_cpu.h中需要声明几个用于开关中断和任务切换的宏； ·os_cpu.h中需要针对具体处理器的字长重新定义一系列数据类型； ·os_cpu_a.asm需要改写4个汇编语言的函数； ·os_cpu_c.c需要用c语言编写6个简单函数； ·修改主头文件include.h，将上面的三个文件和其他自己的头文件加入。 (2)uclinux的移植;由于uclinux其实是linux针对嵌入式系统的一种改良，其结构比较复杂，相对uc/os，uclinux的移植也复杂得多。一般而言要移植uclinux，目标处理器除了应满足上述uc/os应满足的条件外，还需要具有足够容量(几百k字节以上)外部rom和ram。uclinux的移植大致可以分为3个层次： ·结构层次的移植，如果待移植处理器的结构不同于任何已经支持的处理器结构，则需要修改linux/arch目录下相关处理器结构的文件。虽然uclinux内核代码的大部分是独立于处理器和其体系结构的，但是其最低级的代码也是特定于各个系统的。这主要表现在它们的中断处理上下文、内存映射的维护、任务上下文和初始化过程都是独特的。这些例行程序位于linux/arch/目录下。由于linux所支持体系结构的种类繁多，所以对一个新型的体系，其低级例程可以模仿与其相似的体系例程编写。 ·平台层次的移植，如果待移植处理器是某种uclinux已支持体系的分支处理器，则需要在相关体系结构目录下建立相应目录并编写相应代码。如mc68ez328就是基于无mmu的m68k内核的。此时的移植需要创建linux/arch/m68knommu/platform/mc68ez328目录并在其下编写跟踪程序(实现用户程序到内核函数的接口等功能)、中断控制调度程序和向量初始化程序等。 ·板级移植，如果你所用处理器已被uclinux支持的话，就只需要板级移植了。板级移植需要在linux/arch/?platform/中建立一个相应板的目录，再在其中建立相应的启动代码crt0_rom.s或crt0_ram.s和链接描述文档rom.ld或ram.ld就可以了。板级移植还包括驱动程序的编写和环境变量设置等内容。

通过对uc/os和uclinux的比较，可以看出这两种操作系统在应用方面各有优劣。uc/os占用空间少，执行效率高，实时性能优良，且针对新处理器的移植相对简单。uclinux则占用空间相对较大，实时性能一般，针对新处理器的移植相对复杂。但是，uclinux具有对多种文件系统的支持能力、内嵌了tcp/ip协议，可以借鉴linux丰富的资源，对一些复杂的应用，uclinux具有相当优势。例如cisco公司的;2500/3000/4000;路由器就是基于uclinux操作系统开发的。总之，操作系统的选择是由嵌入式系统的需求决定的。简单的说就是，小型控制系统可充分利用uc/os小巧且实时性强的优势，如果开发pda和互联网连接终端等较为复杂的系统则uclinux是不错的选择。