INtime體系結(jié)構(gòu)

INtime 是與 Windows 操作系統(tǒng)共享硬件平臺(tái)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。Windows中安裝的組件包括一個(gè) Windows內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序和一些 Windows 服務(wù)。該驅(qū)動(dòng)程序管理用于運(yùn)行內(nèi)核和實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的內(nèi)存，并且管理這兩個(gè)系統(tǒng)之間的通訊接口。

Windows將實(shí)時(shí)內(nèi)核加載到已分配的內(nèi)存中，然后使Context從 Windows 切換到 INtime 內(nèi)核。將創(chuàng)建一個(gè)低優(yōu)先級(jí)線程，其功能是將計(jì)算機(jī)Context切換回 Windows 系統(tǒng)。因?yàn)樵摼€程將被所有其他實(shí)時(shí)線程占先，所以只要牽涉到實(shí)時(shí)內(nèi)核，Windows 系統(tǒng)都是實(shí)時(shí)系統(tǒng)的空閑任務(wù)。 在 INtime中，任何實(shí)時(shí)中斷都被直接處理，并且所有其他中斷都在中斷控制器被屏蔽。當(dāng)Context返回到 Windows 時(shí)，這些中斷將被解除屏蔽，以使其可以被 Windows 正常處理。當(dāng)在 Windows Context中發(fā)生實(shí)時(shí)中斷時(shí)，將插入 Windows IDT 以引起到 INtime Context的上下文切換，以便可以處理中斷。

系統(tǒng)計(jì)時(shí)器通常在 Windows 和 INtime 之間共享。硬件計(jì)時(shí)器被改編以便以 Windows 要求的速率更高的速率中斷，并且只根據(jù)需要調(diào)用 Windows 處理程序。通常情況下，INtime 內(nèi)核以高得多的速率(時(shí)間間隔可以低至 100μs)獲得計(jì)時(shí)器中斷，以便提供更精確的計(jì)時(shí)服務(wù)。計(jì)時(shí)器處理優(yōu)化能夠避免在 Windows 和 INtime 之間進(jìn)行不必要的Context切換。

某些硬件抽象層 (HAL) 入口點(diǎn)被截獲和監(jiān)控，以便防止 Windows 內(nèi)核執(zhí)行某些不需要的操作，例如屏蔽實(shí)時(shí)中斷或者更改硬件系統(tǒng)計(jì)時(shí)器頻率。HAL 文件不是由軟件修改或替換的。

INtime 內(nèi)核為實(shí)時(shí)虛擬機(jī)提供操作系統(tǒng)服務(wù)。它提供此類內(nèi)核通常會(huì)提供的實(shí)時(shí)服務(wù)，包括一個(gè)基于優(yōu)先級(jí)的搶先式計(jì)劃程序，該程序執(zhí)行基于優(yōu)先級(jí)的中斷處理。線程優(yōu)先級(jí)的范圍是從 0(最高優(yōu)先級(jí))到 255(最低優(yōu)先級(jí))，低于可配置的優(yōu)先級(jí)閾值的線程可以與多個(gè)具有相同優(yōu)先級(jí)的線程分享其時(shí)間片。內(nèi)核計(jì)劃程序已經(jīng)進(jìn)行優(yōu)化，以獲得最佳的中斷性能。得到的平臺(tái)表現(xiàn)出良好的性能，最重要的是它的行為是可預(yù)測的。

1 應(yīng)用程序環(huán)境

INtime 應(yīng)用程序環(huán)境被設(shè)計(jì)為具有下列功能:

每個(gè)進(jìn)程都是其他對(duì)象(包括線程和物理內(nèi)存)的容器。由該進(jìn)程所屬線程創(chuàng)建的每個(gè)對(duì)象都由該進(jìn)程所有，并且在進(jìn)程終止時(shí)不再存在。

每個(gè)進(jìn)程都具有一個(gè)與其他進(jìn)程的地址空間隔離的平面虛擬地址空間。進(jìn)程中的代碼以用戶模式(IA 權(quán)限等級(jí) 3)執(zhí)行，從而防止意外訪問系統(tǒng)對(duì)象和數(shù)據(jù)。

每個(gè)進(jìn)程都可以直接訪問處理器的輸入/輸出 (I/O) 空間，而且可以直接訪問物在任何進(jìn)程中，都可以通過系統(tǒng)調(diào)用以及用戶為中斷處理程序和線程編寫的代碼來直接處理中斷。

錯(cuò)誤是按進(jìn)程分別處理的。默認(rèn)情況下會(huì)掛起出錯(cuò)的線程，并且向全局郵箱中寫入一個(gè)記錄?？梢愿哪J(rèn)操作，以便能夠在出錯(cuò)地址進(jìn)入靜態(tài)系統(tǒng)調(diào)試器或應(yīng)用程序調(diào)試器。進(jìn)程還可以選擇獲得有關(guān)該進(jìn)程中錯(cuò)誤的通知。

2 提供了多個(gè) API 以便進(jìn)程可以使用系統(tǒng)服務(wù)。下面的部分中將詳細(xì)介紹這些 API。

通過將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給 Windows 服務(wù)以執(zhí)行所請(qǐng)求的操作，向?qū)崟r(shí)應(yīng)用程序提供 Windows 服務(wù)(對(duì)注冊(cè)表、事件日志和文件系統(tǒng)的訪問)。