永不崩溃的操作系统

落花吹雪

                                    不会崩溃的操作系统

     未来汽车、厨房用具和手机有一个共同的特点：都配备了能够可靠工作的微型计算机控制系统。下面将向您简要介绍一个没有微软涉入的计算机世界。

     对现代化技术固执的反对者们一定会对这样一些事物非常感兴趣：像鞋盒子一般大的手机、像落地大座钟似的无线电闹钟、只有举重运动员才能抬动的手持设备等。

     如果这些设备采用像Windows 98这样的传统操作系统，它们必须达到上面所提到的尺寸才能容纳必要的技术，而这样的手机则不能真正地移动起来，心脏起搏器则必须装在人的胸腔外面，而且它们所使用的技术会发生与办公室PC机一样的故障。而这里要介绍的微型系统能够可靠地履行它的职责，其所配备的软件和硬件仅占用很少空间，具有防崩溃保护，可以实时地对按钮的动作进行监控，以避免任何误操作。

    成熟的系统能减少故障时间
    最可能实现这个目标的是所谓的嵌入式系统，它拥有稳定的操作系统，技术要求也很低。从电话机到录像机等所有日常用品中都能够找到嵌入式系统的身影。嵌入式系统是在计算机控制的环境中使用的，而此时办公室PC机的全部功能就显得多余了。如果一台普通计算机的低安全性对应用设备和人类构成不堪忍受的危险，就更需要采用这种系统。该系统适用于全部的医学设备、工业机器人、中程火箭或宽大办公室中的电讯设备。

    摩托罗拉公司生产的用于Telecom或Telegate等电讯网络的集成系统软件，采用一种专门的Linux解决方案。它可以使应用设备的开发和可用性达到“五个九”，即所谓的99.999%，或者更高，这就相当于一年最多只有五分钟的故障时间。而Windows 98用户就必须面对更多的故障，根据微软公司自己进行的测试，发现其系统故障率一般为“每九天一次”。
    计算机市场的秘密领先者
    尽管比尔·盖茨付出了不懈努力，PC机迄今为止仍不是应用最广泛的计算机种类，而且在每台配有英特尔处理器的PC机中都至少配有1000多个嵌入式系统。业内人士估计，这种在世界范围内广泛应用、带有微控制器的计算机系统的数量超过300亿个。单单摩托罗拉公司生产的68HC05芯片就有超过10亿个被安装在如烤箱、汽车音响和电话机等家用设备中。

    独立性较强的单芯片设备
    单芯片设备的优点是它的所有命令都可以进行集中控制，且计算精确，原因是它不需要依赖于图形卡或声卡之类的其他组件，可以独立进行工作。缺点是这种结构形式的芯片不能执行复杂的、与高强度存储器相关的命令。对于手机或轿车的制动计算机系统，有20MHz～40 MHz的时钟频率就已经足够。单芯片所需的功能模块，如硬件定时器、串口、I/O端口或转换器都直接固化于芯片之上，因此降低了成本，一些可以大规模生产的摩托罗拉处理器的价格不超过一块巧克力的价格。然而，几乎所有的嵌入式系统都不能配备商业上通用的D-RAM，而需要一个相当昂贵的特殊ON-Chip存储器。操作系统则位于一个靠电子脉冲响应的EEPROM（电可擦写可编程存储器）芯片上。EEPROM不需要自己的电源，可以任意重写。

     米勒洗衣机：所有的洗衣机过程都通过单芯片系统来实现。
     对于与高强度存储器相关的应用设备经常需要添加Flash存储器卡作为操作系统和应用程序的载体。优点是能排除振动、电磁影响或高温所带来的负面影响，可以在运行过程中存取软件或单个的驱动程序。

     控制器控制的全部软件必须在存储器容量非常小的时候也能运行。这并不仅仅是因为存储器造价昂贵，还因为最终设备可能缺乏安装空间。我们最终的目标是将许多应用程序和驱动程序尽可能压缩存储在一个很小的存储器中，大部分Windows操作系统是无法满足这种要求的。到目前为止，Windows CE需要至少150KB的存储空间及其他运算存储器，而单芯片嵌入式系统的存储空间尚不能满足其需要，因此Windows CE还不能作为单芯片嵌入式系统应用在脉搏测量仪之类的设备中。

     嵌入式系统应用最广泛的一种操作系统是加拿大QNX公司（www.qnx.com ）推出的QNX RTOS操作系统。该系统可与Linux兼容，不同于Windows 98，它是一种实时系统，在存储器的装载周期中进行命令处理而不会延误时间。它可以用在肾病患者换血时所需的透析设备及宇宙飞船、工艺控制设备或电讯设备中。

     这时操作系统能够充分发挥它的优越性，特别是资源需要严格管理的地方，例如当运算存储器容量不足时。微型内核，即系统的心脏，仅需关心命令的传递和它的运行时间，因此能够确保系统百分之百的稳定运行。

     驱动程序不仅仅安装在内核中，而且还安装在一个受存储器保护的地址空间里。其优点是当驱动程序崩溃时，系统仍可继续运行。
     微软开始重视嵌入式系统
     Windows 95或98则与此不同，当存储器存取数据发生故障时，将结束正在运行的应用程序，或者使整个系统死机。在5年前，微软公司开始涉足实时操作系统领域，直到去年6月份才加大研究开发力度：在掌上电脑领域的Windows CE系统中推出了新的3.0版本，该版本已可用于某些非单芯片嵌入式系统中。

     像“Platformbuilder”似的应用程序开发商开发出了能在Windows CE下书写控制语句的工具，可以测试和发现错误。事实表明迈出这一步是非常正确的。

     Windows CE首先在通讯领域找到了它的用武之地。作为汽车或机顶盒中图形导航系统的基础软件，可实现为电视机添加网络电视或付费电视解码器之类的功能。微软公司与德国博世公司和蓝点公司合作，开发出了一种交互式的车载计算机，能够显示行驶路线图。这些操作系统必须实时工作，以便通过语音及时地向驾驶员描述正确的道路。

    人机接口或者操作界面不会让驾驶员与原先的Windows CE联系起来。微软公司的销售经理和嵌入式系统专家Detlev Schenk先生的说法是，“接口的形状是汽车制造商的事情。”让人感到高兴的是尽管梅赛德斯·奔驰和宝马汽车配备的车载计算机不同，但它们却采用了相同的软件系统。

    还需让人耐心等待的是通讯系统，它包括互联网接口、对救助和抛锚服务的持续访问以及在行驶或停车时能够提供舒适和娱乐功能的控制设备。
    与互联网相连的嵌入式系统
    如果嵌入式系统要承担的控制任务不仅仅是来自用户或设备本身，通讯流就必须通过企业内部网或互联网传输，籍此进行数据的发送和接收。例如无线电闹钟收到信号，将控制命令通过电磁波在处理器中进行处理，并将结果以数字形式输出。

    嵌入式网络服务器拥有对楼宇设备和工业设备的控制和管理功能。硬件结构应遵照简洁的原则，这一点对它们也同样适用：芯片和存储器在相应的应用设备中完美地协调在一起，其发热和能耗都是微乎其微的。
    工业机器人：正在控制机械臂运动的嵌入式系统。
    透析设备：一次故障可能会影响肾病患者的生命。
  
    德国微软中心的办公大楼里安装了一套完整的数字楼宇管理系统。在房间的每一个角落，工作人员可以通过网络浏览器调节他所在工作位置的灯光、供暖、百叶窗和通风状态。首先网络的电子控制设备询问灯光和温度调节器的状态，并将这些信息发送给主控计算机，然后主控计算机将这些状态值再次发送给与之相连的工作站或便携式PC机，从而对各种状态进行调节。

    这种服务器与洗衣机或手机中的嵌入式系统最大的不同是具有相对简单方便的人机接口：借助于键盘或显示器，用户可输入他的期望值，并对系统流程进行监控，及时校正错误。
    在厨房里：冰箱在线工作
    几乎所有基于网络遥控的计算机系统都可用于家庭。厨房设备制造商伊莱克斯想在以后5年将厨房网络化，房门、冰箱和电源接口应通过嵌入式网络服务器互相进行通讯，以便在开关等设备发生故障时及时报警。

    目前这家公司为位于斯德哥尔摩的73所公寓配备了“网络化”的厨房设备。每个网络厨房的核心部件是“Screenfridge”——一个完全数字化的冰箱，在冰箱门上配备了一个触摸式显示屏和一个互联网接口。

    除此之外该冰箱还配备一个带有麦克风、喇叭和微型录像机的黑色电子板，家庭成员可以利用它留言和安排共同的日程，收音机和电视机可在您削土豆时向您提供娱乐服务。爱立信公司生产的中央服务器E-Box负责通讯路径，从冰箱到接收者设备的信息流，通过所谓的住宅网传输，在这种情况下可以使用电源电缆、ADSL线路或ISDN线路进行通信。

    到2005年，在全世界范围内大约会有2000万个家庭在厨房配备这样的网络接口，但是现在还不知道什么时候在德国推出第一台Screenfridge冰箱。

    我们周围的环境完全数字化终会变成现实：一个按钮、一句话或拍巴掌就可以让冰箱、汽车或便携式PC机承担我们日常生活中必须完成的繁重工作。

荷风

   这是个我们期待的世界~

飘雪寒梅

吹雪写这么多干嘛啊
我看都有点累了

月满拦江

2005年?
你确定不?

烈火的轻云

看得糊涂，糊涂死了~~~

青涩柠檬

希望是真的~！