VxWorks 操作系统

VxWorks 操作系统提供无与伦比的确定性高性能。它为需要最高要求、可扩展、安全、可靠且可信赖的使命关键计算系统运行环境树立了标杆。四十多年来，全球领先的创新者一直使用 VxWorks 来为航空航天、军事、铁路、汽车、医疗设备、制造工厂和通信网络等领域创造屡获殊荣的创新解决方案。

在本文中，您将了解 VxWorks 操作系统的历史和架构、功能、用途和特性。

什么是 VxWorks 操作系统？

VxWorks 由 **Aptiv** 全资子公司 **Wind River Systems** 开发为专有软件。它于 **1987** 年首次发布。它主要用于需要实时和确定性性能的嵌入式系统。在许多情况下，它需要航空航天和机器人、医疗设备、工业设备、能源、交通、国防、汽车、网络基础设施和消费电子产品的安全性和认证。

它支持 **AMD/Intel 架构**、**ARM 架构**、**POWER 架构** 和 **RISC-V 架构**。在 **32** 位和 **64** 位处理器上，该实时操作系统可在多核混合模式、对称多处理、多操作系统架构和非对称多处理中使用。

VxWorks 开发环境包含内核、板级支持包、Wind River Workbench 开发套件以及第三方软硬件技术。VxWorks 7 版本中的实时操作系统已针对模块化和可升级性进行了重新设计，操作系统内核与中间件、应用程序和其他软件包分离。可扩展性、安全性、可靠性、连接性和图形能力得到了增强，以满足物联网 (IoT) 的需求。

VxWorks 操作系统历史

VxWorks 于 **20 世纪 80 年代** 开始，作为对 VRTX 的一系列升级。VRTX 是 Ready Systems 在 **1995** 年销售的一个简陋的实时操作系统。Wind River 获得了 VRTX 的分销权，并通过集成文件系统和集成开发环境等功能对其进行了重大升级。Wind River 于 **1987** 年设计并开发了自己的内核以取代 VRTX，这预示着 Ready Systems 的经销商合同即将到期。

VxWorks 操作系统的架构

Wind 微内核是 VxWorks 实时操作系统的核心。内核是 Shell 和硬件之间的链接，它是一个软件组件。内核应执行 **LabVIEW** 程序，同时提供对机器硬件的安全访问。

VxWorks 操作系统的主要功能

VxWorks OS 具有多种功能。VxWorks OS 的一些功能如下：

1. 可靠性和性能

它是地球和火星上首个需要可靠性的实时操作系统。它能在最需要的时候提供最高水平的性能。

2. 安全性

VxWorks 在设计时就考虑了安全性。它经过了广泛的测试和认证，以满足规定的要求。

3. 安全性

它提供了一套功能，旨在保护互联世界中的设备、数据和知识产权。VxWorks 安全服务与开发流程相结合，可满足跨行业的严格安全标准。

VxWorks 操作系统的功能

VxWorks OS 具有多种功能。VxWorks OS 的一些功能如下：

1. 任务管理

任务管理是正在运行的软件的一个例子。任务包含许多组件，例如内存地址、标识符、程序计数器和上下文数据。任务由执行其指令组成。

操作系统任务主要有两种类型：单任务和多任务。单任务方法一次只处理一个进程。多任务方法允许多个进程同时运行。由于 VxWorks 内核支持多任务，我们可以同时运行多个作业。

2. 调度

调度系统是实时操作系统的支柱，用于保持处理器的工作负载一致和平衡。因此，每个进程都在一定的时间内完成。优先级和循环调度是 Vxworks OS 中的两种关键技术。

3. 内存管理

内存管理是 OS 的关键部分，它处理计算机的内存。物理内存和虚拟内存是 CPU 中找到的两种类型的内存模块。硬盘被定义为物理内存，而虚拟内存被定义为 RAM。OS 管理 RAM 地址空间，虚拟内存地址在实际内存地址之后分配。

VxWorks 嵌入式实时操作系统中的所有应用程序作业共享相同的地址空间，这意味着故障应用程序可能会错误地访问系统资源并损害整个系统的稳定性。VxWorks 系统包含一个可选工具 VxVMI，可用于为每个任务提供自己的地址空间。VxWorks 不提供特权保护。VxWorks 特权级别始终为 0。

4. 中断

Vxworks OS 中断服务例程在独立于任何进程的上下文中执行，以提供对外部中断的最快响应。不涉及进程上下文切换。中断向量表存储 ISR 地址，该地址直接由硬件调用。ISR 首先执行一些工作（例如，保存寄存器并设置堆栈），然后再调用用户连接的 C 函数。

5. 循环调度

处理器在执行进程时使用此调度算法。它专门用于分时系统。循环调度为每个进程分配特定的时间量。一旦一个进程在特定时间段内完成，则允许其他进程在同一时间段内完成。在实时操作系统中，循环调度表现更好。

6. 优先级调度

优先级调度为每个进程（线程）分配一个优先级。最高优先级的线程将首先被执行。优先级进程按先到先服务的原则实现。优先级可以基于时间、内存或任何其他资源需求来确定。

VxWorks 操作系统的硬件支持

VxWorks 已适应各种平台，目前几乎可以在嵌入式行业中使用的任何最新 CPU 上运行。它包括 Intel x86 处理器系列（包括 **Intel Quark SoC**）、MIPS、PowerPC（包括 **BAE RAD**）、Intel i960、SPARC、 Fujitsu FR-V、Freescale ColdFire、SH-4 以及 ARM、StrongARM 和 xScale CPU 系列。它通过标准的板级支持包 (BSP) 在所有支持的硬件和操作系统之间提供接口。其开发套件提供了标准化的 API 和可靠的 RTOS 设计环境。流行的 SSL/TLS 库（如 wolfSSL）支持 VxWorks。

VxWorks 操作系统的平台

VxWorks 操作系统是一组运行时组件和开发工具。运行时组件包括 OS（**UP 和 SMP**），它们是应用程序支持和硬件支持的软件。VxWorks 的主要开发工具包括 Diab、GNU 和 Intel C++ 编译器 (ICC) 以及构建和设置工具。此外，该系统还提供生产力工具，包括开发支持工具、Workbench 开发套件以及用于资产跟踪和主机支持的 Intel 工具。

VxWorks OS 平台是一个模块化、独立于供应商的开放系统，可以在各种第三方应用程序和硬件上运行。OS 内核与中间件、程序和其他软件包隔离，从而更轻松地修复问题和测试新功能。分层源代码开发系统解决方案允许同时安装多个堆栈版本，使开发人员可以选择要在 VxWorks 内核库中包含的任何功能集的版本。

VxWorks 操作系统的用途

VxWorks 被广泛应用于航空航天、工业、消费电子、国防、汽车、医疗和网络等众多市场领域。VxWorks 也被用作许多知名产品中的板载操作系统。

VxWorks 操作系统的特性

VxWorks OS 具有多种特性。VxWorks OS 的一些特性如下：

1. 内存保护策略将用户模式应用程序与其他用户模式应用程序和内核隔离开来。
2. 它提供内存保护。
3. 它提供实时处理器。
4. 它包含多个文件系统，包括磁盘操作系统文件系统、高可靠性文件系统和网络文件系统。
5. 它是一个错误处理框架。
6. 它提供了一个 Internet 协议版本 6 (IPV 6) 网络堆栈。
7. 它有一个多任务内核，具有抢占式、循环调度和快速中断响应。
8. 它是一个 64 位操作系统。
9. 它包含一个具有 IPv6 就绪标志认证的双模式 IPv6 网络堆栈。
10. 它支持对称多处理和非对称多处理。