试题三（25分）

阅读以下关于某嵌入式实时系统的软件需求的叙述，回答问题1至问题3。某公司承担了一项嵌入式实时控制系统的软件开发任务，其内容是按系统要求的固定的时间序列采集、处理、输出数据，以实现对多个设备的综合控制。

系统由硬件和软件组成，硬件由处理机（采用PowerPC603e，主频133MHz）、存储器、定时器、中断控制器、双口存储器（空间大小1024KB）、4路422半双工串口接口（其中两路的频率115200Hz，另两路频率38400Hz）、两路A/D、D/A数模转换器和10路离散量接口组成。系统的软件需求如下（注：B：字节；s：秒；ms：毫秒）：

（1）系统要求以5ms为周期从双口存储器中采集1024KB的输入数据，处理任务的时间约为1ms；（称为5ms任务）（2）系统要求以20ms为周期从两路422接口（115200Hz）中采集一定格式的大小为64B的数据，在完成处理（处理时间约为4ms）任务后，分别输出大小为16B的控制命令；（称为20ms任务）

（3）系统要求以60ms为周期从两路422接口（38400Hz）中采集一定数据格式的大小为6B数据，从两路A/D接口采集28位数据，在完成处理（处理时间约为2ms）任务后，分别输出大小为2B的控制命令和一个28位D/A数据，输出8路离散量控制数据；（称为60ms任务）4）作为系统的安全监控保障，系统要求在每1s内对系统软硬件状态进行测试并完成系统工作的状态记录工作。该任务共需处理时间是5ms。（称为1s任务）

本公司课题组根据用户的硬件环境及软件的需求，就软件的实施方案展开了激烈的讨论，讨论的首要问题就是本系统中软件的运行平台是采用嵌入式实时操作系统还是在裸机上直接开发的方式，李工程师（简称李工）提出了为了保证系统的实时性，应该采用裸机上直接开发的方式，关键部分采用汇编语言编写，而王工程师（简称王工）提出，由于系统将由多种周期的处理任务组成，为了保证系统的可靠性，应该采用商用嵌入式实时操作系统作为本项目的开发基础，经过充分论证，最后李工接受了王工的建议，并申报课题组组长，课题组长同意采用了操作系统的方案，并指出必须尽快对需求的时间性能做出评估。

【问题1】

采用嵌入式实时操作系统的主要理由及优点:

操作系统提供的任务调度功能,可以有效地管理本系统多周期任务的调度,并且操作系统提供的事件、信号和间的通信机制,可以有效地解决本系统中资源共享中的互斥问题。

采用商品化的软件,可提高所开发软件的可靠性,还可简化软件开发成本,提高开发效率。

选择嵌入式实时操作系统,主要考虑操作系统以下功能和性能:

（1）任务的上下文切换时间越短越好、中断响应时间越快越好、内核代码占用空间比较小。

（2)操作系统提供的服务接口应较丰富,有利于灵活使用（接口的开放性）。

(3）操作系统对可靠性有较强的保障支持能力。

（4）使用简单,支撑环境配套好,可配置、可剪裁能力强。

王工提出采用嵌入式实时操作系统的理由或优点主要在于其任务管理、实时性、可靠性和开发效率等方面。嵌入式实时操作系统能够有效地管理多周期任务，通过任务调度确保各个任务按照预定时间执行。同时，其提供的通信机制可以解决资源共享的互斥问题，提高系统的实时性和可靠性。采用商品化的嵌入式实时操作系统还可以提高软件的可靠性，简化开发成本，提高开发效率。在选择嵌入式实时操作系统产品时，需要重点考虑其功能与性能，包括任务的上下文切换时间、中断响应速度、内核代码占用空间、服务接口的丰富性和开放性、对可靠性的保障能力、使用的简便性、支撑环境及配套能力等方面。