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　　VxWorks、μClinux、μC／OS-II和eCos是4種性能優良并被廣泛應用的實時操作系統。本文通過對這4種操作系統的主要性能進行分析與比較，歸納出它們的選型依據和適用領域。
　　1 4種操作系統的介紹
　　（1）VxWorks
　　VxWorks是美國WindRiver公司的產品，是目前嵌入式系統領域中應用很廣泛，市場占有率比較高的嵌入式操作系統。VxWorks實時操作系統由400多個相對獨立、短小精悍的目標模塊組成，用戶可根據需要選擇適當的模塊來裁剪和配置系統；提供基于優先級的任務調度、任務間同步與通信、中斷處理、定時器和內存管理等功能，內建符合POSIX（可移植操作系統接口）規范的內存管理，以及多處理器控制程序；并且具有簡明易懂的用戶接口，在核心方面甚至町以微縮到8 KB。
　　（2） μC／OS-II
　　μC／OS-II是在μC-OS的基礎上發展起來的，是美國嵌入式系統專家Jean J．Labrosse用C語言編寫的一個結構小巧、搶占式的多任務實時內核。μC／OS-II能管理64個任務，并提供任務調度與管理、內存管理、任務間同步與通信、時間管理和中斷服務等功能，具有執行效率高、占用空間小、實時性能優良和可擴展性強等特點。
　　（3）μClinux
　　μClinux是一種優秀的嵌入式Linux版本，其全稱為micro-control Linux，從字面意思看是指微控制Linux。同標準的Linux相比，μClinux的內核非常小，但是它仍然繼承了Linux操作系統的主要特性，包括良好的穩定性和移植性、強大的網絡功能、出色的文件系統支持、標準豐富的API，以及TCP／IP網絡協議等。因為沒有MMU內存管理單元，所以其多任務的實現需要一定技巧。
　　（4）eCos
　　eCos（embedded Configurable operating system），即嵌入式可配置操作系統。它是一個源代碼開放的可配置、可移植、面向深度嵌入式應用的實時操作系統。最大特點是配置靈活，采用模塊化設計，核心部分由小同的組件構成，包括內核、C語言庫和底層運行包等。每個組件可提供大量的配置選項（實時內核也可作為可選配置），使用eCos提供的配置工具可以很方便地配置，并通過不同的配置使得eCos能夠滿足不同的嵌入式應用要求。
　　2 性能分析與比較
　　任務管理、任務及中斷間的同步與通信機制、內存管理、中斷管理、文件系統、對硬件的支持和系統移植這幾方面是實時操作系統的主要性能。下面就從這幾個方面著手對上述4種操作系統進行分析與比較。
　　2．1 任務管理
　　任務管理是嵌入式實時操作系統的核心和靈魂，決定了操作系統的實時性能。它通常包含優先級設置、多任務調度機制和時間確定性等部分。
　　2.1.1 優先級設置
　　嵌入式操作系統支持多任務，每個任務都具有優先級，任務越重要，賦予的優先級應越高。優先級的設置分為靜態優先級和動態優先級兩種。靜態優先級指的是每個任務在運行前都被賦予一個優先級，而且這個優先級在系統運行期間是不能改變的；動態優先級則是指每個任務的優先級（特別是應用程序的優先級）在系統運行時可以動態地改變。
　　2.1.2 多任務調度機制
　　任務調度主要是協調任務對計算機系統資源的爭奪使用。對系統資源非常匱乏的嵌入式系統來說，任務調度尤為重要，它直接影響到系統的實時性能。通常，多任務調度機制分為基于優先級搶占式調度和時間片輪轉調度。
　　基于優先級搶占式調度：系統中每個任務都有一個優先級，內核總是將CPU分配給處于就緒態的優先級最高的任務運行。如果系統發現就緒隊列中有比當前運行任務更高的優先級任務，就把當前運行任務置于就緒隊列中，調入高優先級任務運行。系統采用優先級搶占方式進行調度，可以保證重要的突發事件及時得到處理。
　　時間片輪轉調度：讓優先級相同的處于就緒狀態的任務按時間片使用CPU，以防止同優先級的某一任務長時間獨占CPU。
　　在一般情況下，嵌入式實時操作系統采用基于優先級搶占式調度與時間片輪轉調度相結合的調度機制。
　　2.1.3 時間的可確定性
　　嵌入式實時操作系統甬數調用與服務的執行時間應具有可確定性。系統服務的執行時間不依賴于應用程序任務的多少。基于此特征，系統完成某個確定任務的時間是可預測的。表1具體列出了4種操作系統的調度機制。
　　4種嵌入式實時操作系統都支持多任務，只是在支持任務數量上和任務調度機制上有所不同。VxWorks具有高效的任務管理功能，它支持多任務，可分配256個優先級，支持優先級搶占式調試和時間片輪轉調度，實時性最好。μC／OS-II內核是針對實時系統的要求設計實現的，只支持基于固定優先級搶占式調度；調度方法簡單，可以滿足較高的實時性要求。μClinux在結構上繼承了標準Linux的多任務實現方式，分為實時進程和普通進程，分別采用先來先服務和時間片輪轉調度；僅針對中低檔嵌入式CPU特點進行改良，且不支持內核搶占。eCos調度方法豐富，提供了兩種基于優先級的調度器（即位圖調度器和多級隊列調度器），允許用戶在進行配置時選擇其中一個凋度器，適應性好。
　　2．2 任務及中斷間的同步與通信機制
　　實時操作系統的功能一般要通過若干任務和中斷服務程序共同完成。任務與任務之間、任務與中斷間任務及中斷服務程序之間必須協調動作，互相配合，這就涉及任務間的同步與通信問題。嵌入式實時操作系統通常是通過信號量、互斥信號量、事件標志和異步信號來實現同步，通過消息郵箱、消息隊列、管道和共享內存來提供通信服務。由于互斥信號量的使用，帶來了實時操作系統中常見的優先級反轉問題。優先級反轉是一種不確定的延遲形式，當高優先級任務企圖訪問已被低優先級占有的共享資源時，必須等待低優先級任務釋放共享資源；如果這時低優先級任務被一個或多個中優先級任務搶占，那么高優先級任務被延遲的時間將更進一步延長，實時性難以保證。因此，應采取相關措施以盡鼉避免出現優先級反轉問題。實時系統通常采用優先級繼承和優先級置頂機制。
　　優先級繼承足指擁有互斥量的任務被提升到與下一個在等待該互斥最的最高優先級任務相同的優先級；優先級置頂是指獲得互斥量的任務將其優先級提升到一個事先規定好的值。表2為4種操作系統的同步與通信機制的比較。