8.4.1 Операционная система Windows ce 5.0

Наиболее распространённый класс ОСРВ – это операционные системы для мобильных устройств. На настоящий момент в ходу множество мобильных устройств, на которых установлены собственные операционные системы, которые в основе свой работы содержат описанные принципы работы. Сегодня на рынке присутствует несколько наиболее известных операционных систем: вездесущая Microsoft с семейством Windows Mobile, Symbian, Palm, а также некоторые малораспространенные ОС, такие как Mac OS X или Linux.

Windows CE – это вариант компактной операционной системы для наладонных компьютеров (Handheld PC) и встраиваемых систем. Эта система очень похожа на настольный вариант Windows, однако не имеет с ним ничего общего. Основной особенностью этой ОС является возможность работы с малым объемом оперативной памяти (от 5 Мегабайт), а также поддержка мобильных процессоров архитектуры ARM, MIPS, Hitachi SuperH (мобильные процессоры) и даже x86 (настольные процессоры).

Последней версией из этого семейства является система Microsoft Windows CE 5.0, в которой объединены возможности систем реального времени и последние технологии Windows. В отличие от других ОСРВ Windows CE проектировалась так, чтобы она была совместимой с универсальными операционными системами.

ОСРВ Windows CE является модульной с небольшим ядром и необязательными модулями, которые выполняются как независимые процессы. Планирование в Windows CE осуществляется на основе приоритетов. Поддерживается защита ядра и процессов друг от друга. Кроме того, возможен режим работы, когда отсутствует защита между процессами и ядром. Следует отметить, что прерывания обрабатываются как потоки и имеют уровни приоритетов потоков. Windows CE поддерживает также нити, являющиеся потоками, которыми ядро не управляет. Каждая нить выполняется в контексте потока, который ее создал; их можно использовать для создания планировщика внутри потока. Такие нити используются в экзотических или унаследованных приложениях, но они непригодны в системах реального времени.

Windows CE имеет ограничение на физическую память – 512MB. RAM в устройстве Windows CE разделяется на две области – хранилище объектов и программная память. Хранилище объектов напоминает постоянный виртуальный диск RAM. Данные в таком хранилище запоминаются во время приостановки или операции частичной переустановки. Когда операция возобновляется, система находит ранее созданное хранилище объектов и использует его. Программная память состоит из оставшейся RAM, она работает как RAM в персональном компьютере – запоминает стеки и области для динамически выделяемой памяти выполняющихся приложений.

Во время старта Windows CE создает единое виртуальное адресное пространство в 4GB, которое затем разделяется на две секции – ядро и пользовательское пространство, как и в универсальной операционной системе Windows. Далее пользовательское пространство делится на 64 слота по 32MB, из которых 32 резервируются для процессов (отсюда ограничение на число процессов в системе). Все процессы разделяют виртуальное адресное пространство, но не имеют доступа друг к другу. В виртуальном адресном пространстве в 32MB находится все, что нужно процессу – программа, данные, область динамической памяти. Если процесс имеет соответствующие права доступа, он может получить память сверх ограничения в 32MB, обратившись к специальному процессу или используя файлы, отображаемые на память.

Windows CE реализует страничное управление виртуальной памятью. Размер страницы зависит от платформы, но, по возможности, используется размер в 4KB. Есть возможность запретить страничную организацию, что важно для систем реального времени. В этом режиме модуль перед выполнением целиком загружается в память. Тогда страничная подкачка не повлияет на выполнение приложения.

Рисунок 73 – Архитектура Windows CE

Механизмы синхронизации в Windows CE можно разделить на две категории:

• механизмы защиты от одновременного доступа – критические секции, мьютексы и семафоры;

• механизмы взаимодействия – события и очереди сообщений.

На рисунке 73 приведена архитектура операционной системы Windows CE. Здесь OEM – уровень производителей оборудования, OAL – уровень адаптации, Core dll – блок библиотек, отвечающих за взаимодействие с ядром.

В былые времена эта операционная система использовалась в наладонных компьютерах, которые функционально недалеко ушли от записной книжки, а сегодня Windows CE является основной платформой для построения автомобильных навигаторов, что дает возможность создавать многофункциональные устройства с мультимедийным уклоном. Дело в том, что ОС не только поддерживает установку стороннего софта, но и имеет многозадачность, благодаря чему устройства на Windows CE обладают весьма неплохим набором функций. Естественно, поддерживается и сенсорный экран. Сегодня интерфейсом Windows CE (пятой версии) могут похвастаться автомобильные и карманные навигаторы, особенно известные среди них модели от Nokia, Mitac Mio, LG, Clarion, GlobalSat, Pocket Navigator и других.

Контрольные вопросы по разделу

1 Перечислите ключи реестра Windows 2000. За что отвечает ключ реестра HKEY_PERFORMANCE_DATA?

2 На какие две части делится операционная система Windows 2000?

3 Дайте определение управляющим объектам, находящимся в ядре операционной системы Windows 2000. На какие два класса они подразделяются?

4 Какие интерфейсы прикладного программирования поддерживает Windows 2000? Как реализуется вызовы Win32 API?

5 Объясните, каким образом Windows 2000 поддерживает программы MS-DOS?

6 Перечислите три основных интерфейса операционной системы UNIX.

7 Для чего служат обработанный и необработанный телетайп?

8 Какие два вида мультипроцессоров существуют и чем они отличаются?

9 Кратко опишите три основных вида реализации операционных систем на мультипроцессорах.

10 Сформулируйте требования для операционных систем реального времени. Какие вы знаете операционные системы реального времени?

11 Чем отличается Windows CE 5.0 от других версий операционных систем семейства Windows.