引言
　　網(wǎng)絡(luò)傳感器是集傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)于一身的資源受限的嵌入式設(shè)備，是“普適計算”在微型嵌入式領(lǐng)域的一種重要應(yīng)用模式。
　　網(wǎng)絡(luò)傳感器的研究過去一直受限于硬件平臺而發(fā)展緩慢。隨著半導體技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)和微機械技術(shù)的不斷進步，低功耗、低價格、多功能的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，使得制作微小、有彈性、低功耗的傳感器節(jié)點成為現(xiàn)實。
　　背景
　　應(yīng)用特點
　　網(wǎng)絡(luò)傳感器應(yīng)用有其自身的特點，主要有以下幾個方面：小尺寸和低功耗、并發(fā)密集操作、有限的物理并行性和控制層次、多樣化的設(shè)計和使用。一方面，傳感器資源極其有限，給底層嵌入式程序設(shè)計帶來較大的限制；另一方面，傳感器上運行的應(yīng)用程序和系統(tǒng)內(nèi)核通常是緊密結(jié)合在一起的，且運行時需要的任務(wù)數(shù)量、執(zhí)行時間、執(zhí)行結(jié)果以及內(nèi)存消耗等是可以較好預計的。
　　此外，傳感器種類繁多，針對不同應(yīng)用場合需要不同種類的傳感器；在軍事應(yīng)用、空間探索等特定應(yīng)用場合下，更是需要大量的不同種類的傳感器協(xié)同合作來完成特定應(yīng)用事件。因而傳感器上運行的軟件系統(tǒng)如果能夠具備相對較好的靈活性、可配置性和可
　　重用性，將能更好地滿足應(yīng)用需求。
　　現(xiàn)有嵌入式OS比較
　　當前存在眾多的嵌入式操作系統(tǒng)，其中具有代表性的如Vxwork、WindowsCE，pSOS和Neculeus等，它們的優(yōu)點是：功能強大；具有豐富的API和嵌入式應(yīng)用軟件；具備良好的實時性能，尤以Vxwork為代表；具備良好的穩(wěn)定性。缺點是：價格昂貴；源代碼不公開，以及由此導致的諸如對設(shè)備的支持、應(yīng)用軟件的移植等一系列的問題；另外對于傳感器器件來說，這些嵌入式OS都顯得過于“龐大”了一些。 uc/os和嵌入式Linux當前正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。
　　它們的優(yōu)點是：執(zhí)行效率高、占用空間小、可擴展性能好，同時是免費且源代碼公開的。uc/os具備良好的實時性能，嵌入式Linux的實時性能有待進一步提高。缺點是：它們都是相對通用的嵌入式操作系統(tǒng)，不能完全適應(yīng)傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的需求，如嵌入式Linux最小仍然需要上百K的ROM和RAM空間才能工作，而uc/os的內(nèi)核盡管可縮減至幾K，但是對于某些傳感器應(yīng)用來說，仍然顯得不夠精簡。
　　UC Berkeley設(shè)計開發(fā)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的嵌入式操作系統(tǒng)TinyOS以及系統(tǒng)編程語言nesC。我們在剖析現(xiàn)有嵌入式OS特別是TinyOS的基礎(chǔ)之上，設(shè)計實現(xiàn)了支持網(wǎng)絡(luò)傳感器的微型嵌入式操作系統(tǒng)γOS，并開發(fā)了系統(tǒng)編程語言AntC。
　　γOS設(shè)計
　　γOS是以網(wǎng)絡(luò)傳感器應(yīng)用為目標的微型嵌入式操作系統(tǒng)，針對網(wǎng)絡(luò)傳感器的前述應(yīng)用特點，γOS的設(shè)計具備幾個特性：支持足夠微小的硬件系統(tǒng)，便于傳感器設(shè)備在檢測環(huán)境中的任意撒布；支持足夠低的系統(tǒng)功耗，保證傳感器設(shè)備具備足夠長的生命期；支持集成可與物理世界交互的傳感設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸；同時兼顧適度靈活的可重用性、可配置性。
　　γOS還必須解決傳感器網(wǎng)絡(luò)的兩個突出問題：
　　1）由于網(wǎng)絡(luò)傳感器操作的并發(fā)密集性，因而必須保證眾多不同數(shù)據(jù)流的并發(fā)即時傳輸；
　　2）系統(tǒng)必須提供高效的模塊化管理策略，具體硬件設(shè)備和具體應(yīng)用組件必須緊密地結(jié)合在一起，減小處理和存儲開銷。為此，γOS的設(shè)計重點主要集中在以下幾個方面：低能耗的微型內(nèi)核；微線程的系統(tǒng)架構(gòu)；組件化的功能設(shè)計；支持傳感通信的接口。
　　支持低能耗的微型內(nèi)核
　　為了降低能耗，γOS設(shè)計了一種相對簡單的內(nèi)核機制，它由兩部分組成：系統(tǒng)初始化代碼以及一個微小的核心調(diào)度組件。系統(tǒng)初始化代碼具有平臺相關(guān)性；核心調(diào)度組件實現(xiàn)基于優(yōu)先級的兩級調(diào)度機制，它分別由兩個調(diào)度隊列組成：事件隊列和任務(wù)隊列。事件隊列優(yōu)先級高于任務(wù)隊列的優(yōu)先級，每個隊列內(nèi)部基于FIFO調(diào)度機制。