核心，是一個作業系統的核心。是基於硬體的第一層軟體擴充，提供作業系統的最基本的功能，是作業系統工作的基礎。實時嵌入式核心是指嵌入系統中要求核心具有較強實時性約束，能對快速處理外部請求，並在規定時間內對請求做出回響。
基本介紹
- 中文名：實時嵌入式核心
- 外文名：real-time embedded kernel
- 學科：計算機
- 定義：核心具有較強實時性約束
- 有關術語：核心
- 領域：嵌入式系統
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簡介
實時嵌入式核心是指嵌入系統中要求核心具有較強實時性約束。嵌入式系統一般指非PC系統，有計算機功能但又不稱之為計算機的設備或器材。近年來，隨著可穿戴式設備的套用越來，嵌入式系統套用也越來越廣泛，其中對實時性要求也越來高，例如健康類可穿戴式設備。
實時性
嵌入式計算機運行時有很強的實時性約束。嵌入式計算機大多從感測器接收輸入信號，經處理後，其輸出信號用於驅動各種執行機構，或顯示出來供實時決策參考。實時性有多種劃分標準，例如按周期性來劃分和對截止時間的要求來劃分。
周期性來劃分
(1) 周期性實時任務。外部設備周期性地發出激勵信號給計算機，要求它按指定周期循環執行，以便周期性地控制某外部設備。
(2) 非周期性實時任務。外部設備所發出的激勵信號並無明顯的周期性，但都必須聯繫著一個截止時間(Deadline)。它又可分為開始截止時間(某任務在某時間以前必須開始執行)和完成截止時間(某任務在某時間以前必須完成)兩部分。
對截止時間的要求來劃分
(1) 硬實時任務(Hard real-time Task)。系統必須滿足任務對截止時間的要求，否則可能出現難以預測的結果。
(2) 軟實時任務(Soft real-time Task)。它也聯繫著一個截止時間，但並不嚴格，若偶爾錯過了任務的截止時間，對系統產生的影響也不會太大。
嵌入式系統
嵌入式系統一般指非PC系統，有計算機功能但又不稱之為計算機的設備或器材。它是以套用為中心，軟硬體可裁減的，適應套用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。簡單地說，嵌入式系統集系統的套用軟體與硬體於一體，類似於PC中BIOS的工作方式，具有軟體代碼小、高度自動化、回響速度快等特點，特別適合於要求實時和多任務的體系。嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關支撐硬體、嵌入式作業系統及套用軟體系統等組成，它是可獨立工作的“器件”。
嵌入式系統幾乎包括了生活中的所有電器設備，如掌上PDA、移動計算設備、電視機頂盒、手機上網、數位電視、多媒體、汽車、微波爐、數字相機、家庭自動化系統、電梯、空調、安全系統、自動售貨機、蜂窩式電話、消費電子設備、工業自動化儀表與醫療儀器等。
嵌入式系統的硬體部分，包括處理器/微處理器、存儲器及外設器件和I/O連線埠、圖形控制器等。嵌入式系統有別於一般的計算機處理系統，它不具備像硬碟那樣大容量的存儲介質，而大多使用EPROM、EEPROM或快閃記憶體(Flash Memory)作為存儲介質。軟體部分包括作業系統軟體(要求實時和多任務操作)和應用程式編程。應用程式控制著系統的運作和行為;而作業系統控制著應用程式編程與硬體的互動作用。
核心分類
微核心
微核心結構由一個非常簡單的硬體抽象層和一組比較關鍵的原語或系統調用組成；這些原語，僅僅包括了創建一個系統必需的幾個部分；如執行緒管理，地址空間和進程間通訊等。
微核的目標是將系統服務的實現和系統的基本操作規則分離開來。例如，進程的輸入/輸出鎖定服務可以由運行在微核之外的一個服務組件來提供。這些非常模組化的用戶態伺服器用於完成作業系統中比較高級的操作，這樣的設計使核心中最核心的部分的設計更簡單。一個服務組件的失效並不會導致整個系統的崩潰，核心需要做的，僅僅是重新啟動這個組件，而不必影響其它的部分
微核心將許多OS服務放入分離的進程，如檔案系統，設備驅動程式，而進程通過訊息傳遞調用OS服務。微核心結構必然是多執行緒的，第一代微核心，在核心提供了較多的服務，因此被稱為'胖微核心'，它的典型代表是Mach，它既是GNU HURD也是Mac OS X的核心，可以說，蒸蒸日上。第二代微核心只提供最基本的OS服務，典型的OS是QNX，QNX在黑莓手機BlackBerry 10系統中被採用。
混合核心
混合核心實質上是微核心，只不過它讓一些微核結構運行在用戶空間的代碼運行在核心空間，這樣讓核心的運行效率更高些。這是一種妥協做法，設計者參考了微核心結構的系統運行速度不佳的理論。然而後來的實驗證明，純微核心的系統實際上也可以是高效率的。大多數現代作業系統遵循這種設計範疇，微軟公司開發的Windows作業系統就是一個很好的例子。另外還有XNU，運行在蘋果Mac OS X上的核心，也是一個混合核心。
混合核心的例子： BeOS 核心 ，DragonFly BSD，ReactOS 核心
外核心
外核心系統，也被稱為縱向結構作業系統，是一種比較極端的設計方法。
它的設計理念是讓用戶程式的設計者來決定硬體接口的設計。外核心本身非常的小，它通常只負責系統保護和系統資源復用相關的服務。
傳統的核心設計（包括單核和微核）都對硬體作了抽象，把硬體資源或設備驅動程式都隱藏在硬體抽象層下。比方說，在這些系統中，如果分配一段物理存儲，應用程式並不知道它的實際位置。
而外核的目標就是讓應用程式直接請求一塊特定的物理空間，一塊特定的磁碟塊等等。系統本身只保證被請求的資源當前是空閒的，應用程式就允許直接訪問它。既然外核系統只提供了比較低級的硬體操作，而沒有像其他系統一樣提供高級的硬體抽象，那么就需要增加額外的運行庫支持。這些運行庫運行在外核之上，給用戶程式提供了完整的功能。
理論上，這種設計可以讓各種作業系統運行在一個外核之上，如Windows和Unix。並且設計人員可以根據運行效率調整系統的各部分功能。
