键盘可以说是我们最常使用的输入硬件设备了,但身为程序员的你,你知道「键盘敲入 A 字母时,操作系统期间发生了什么吗」?
我们在使用电脑的时候,比如打开一个视频剪辑器,一个文本编辑器,可以认为它们都是一个进程。假如CPU是单核的,那么在同一时间只能运行一个进程,但是给我们的感觉是视频剪辑器和文本编辑器好像是同时运行的,也就是视频剪辑器在剪辑视频的时候,我们同时可以使用文本编辑器,这是怎么实现的呢?
中断其实就是由硬件或软件所发送的一种称为IRQ(中断请求)的信号。中断允许让设备,如键盘,串口卡,并口等设备表明它们需要CPU。
昨天上嵌入式系统设计课时,老师又用诙谐的语调把单片机的一些特点拿来做引子引出嵌入式以及所有计算机的一些共性,让我这个小白听的津津有味,更加对这些硬件的原理感兴趣了。这里我就用我的理解再记录一下。
本系列参考: 学习开发一个RISC-V上的操作系统 - 汪辰 - 2021春 整理而来,主要作为xv6操作系统学习的一个前置基础。
| 导语 本文主要是讲Linux的调度系统, 由于全部内容太多,分三部分来讲,调度可以说是操作系统的灵魂,为了让CPU资源利用最大化,Linux设计了一套非常精细的调度系统,对大多数场景都进行了很多优化,系统扩展性强,我们可以根据业务模型和业务场景的特点,有针对性的去进行性能优化,在保证客户网络带宽前提下,隔离客户互相之间的干扰影响,提高CPU利用率,降低单位运算成本,提高市场竞争力。欢迎大家相互交流学习!
公司连续2天服务器告警CPU使用率过高问题,查看日志无果,尝试使用top命令排查问题。
这个代码感觉逻辑上没问题,实际仿真出来倒计时的1s感觉要比实际的慢,可能是由于单片机执行语句时也需要耗费时间
要理解第一个问题,得先从ACPI(高级配置与电源接口)说起,ACPI是一种规范(包含软件与硬件),用来供操作系统应用程序管理所有电源接口。
在 iOS Safari (其他浏览器和 Android 均不会)上会对那些看起来像是电话号码的数字处理为电话链接,比如:
本文旨在介绍如何使用STM32CubeMX配置+KEIL 5开发一个每10us定时器中断触发一次的项目。帮助初学者入门STM32的定时器使用。
程序直接控制方式 cpu干预程度:非常的频繁,IO操作开始前,完成后均需要cpu介入,并且在等待IO完成的过程中cpu需要不断的介入进行轮询检查,实际上是忙轮询,极大的浪费了cpu的资源,本质原因还是IO设备与cpu速度差异造成的矛盾,其次的原因是没有中断机制,IO设备无法向cpu报告自己的状态 数据流向: 读 IO设备->cpu->内存 写 内存->cpu->IO设备 传输单位: 一个字 缺点:cpu与IO设备只能串行工作,忙等IO完成,极大的浪费cpu资源,cpu利用率很低。 优点:简单易于实现。
该文章介绍了如何通过Linux的配置文件/etc/udev/rules.d/99-com.rules来识别和配置硬件设备,包括触摸板、键盘、鼠标等。作者通过一个实际的例子,展示了如何通过修改/etc/passwd文件来设置用户的UID和GID,以及通过修改/etc/group文件来设置用户的GID。此外,文章还介绍了如何在嵌入式设备中通过移植Linux内核来支持硬件设备的驱动,以及如何在嵌入式设备中使用Qt来开发图形界面应用程序。
这一节主要有两部分内容:1、GPIO的中断用法;2、硬件定时器的使用。
内核引导参数大体上可以分为两类:一类与设备无关、另一类与设备有关。与设备有关的引导参数多如牛毛,需要你自己阅读内核中的相应驱动程序源码以获取其能够接受的引导参数。比如,如果你想知道可以向 AHA1542 SCSI 驱动程序传递哪些引导参数,那么就查看 drivers/scsi/aha1542.c 文件,一般在前面 100 行注释里就可以找到所接受的引导参数说明。大多数参数是通过"__setup(... , ...)"函数设置的,少部分是通过"early_param(... , ...)"函数设置的,逗号前的部分就是引导参数的名称,后面的部分就是处理这些参数的函数名。
RISC-V指令集中有一类特殊寄存器CSRs(Control and Status Registers),这类寄存器存储了CPU的相关信息,只有特定的控制状态寄存器指令 (csrrc、csrrs、csrrw、csrrci、csrrsi、csrrwi等)才能够读写CSRs。
上篇电机控制基础——定时器捕获单输入脉冲原理介绍了定时器捕获输入脉冲的原理,那种方式是根据捕获的原理,手动切换上升沿与下降沿捕获,计算脉冲宽度的过程原理比较清晰,但编程操作起来比较麻烦。
下图是一台Athena计算机(注,MIT内部共享使用的计算机)的top指令输出。如果你查看Mem这一行:
axbxcxdx sidi bpspip csssdses flag 按位起作用
Monzo 已经开发了一种解决方案,用于应对其平台突然而强烈的流量负担,以防止服务中断。这种流量高峰可能是由移动应用引发的,例如推送通知或用户活动的突发增加。这一解决方案能够在几乎不影响客户体验的前提下,将读取流量减少近 50%,整体准确率高达 90%。
这是我13年前创作和发表在互联网上的文章,这么多年过去了,这篇文章仍然在到处传播。现在贴回Linuxer公众号。 全文目录: C语言嵌入式系统编程修炼之道——背景篇 C语言嵌入式系统编程修炼之道——软件架构篇 1.模块划分 2.多任务还是单任务 3.单任务程序典型架构 4.中断服务程序 5.硬件驱动模块 6.C的面向对象化 总结 C语言嵌入式系统编程修炼之道——内存操作篇 1.数据指针 2.函数指针 3.数组vs.动态申请 4.关键字const 5.关键字volatile 6.CPU字长与存储器位宽不一致处
处理器上包含cpu、高速缓存、寄存器、boot rom、中断控制器等。PLIC(Platform-Level Interrupt Control中断控制器),用来管理设备中断,并将中断路由给指定的cpu核进行响应,CLINT是定时器中断。处理中断的具体流程如下:
事件(event)通常用于为流程生命周期中发生的事情建模。事件总是图形化为圆圈。在BPMN 2.0中,有两种主要的事件分类:*捕获(catching)与抛出(throwing)*事件。
该文介绍了如何利用C语言实现字符串的反转、检查字符串中的特定字符、字符串替换以及字符串比较等操作。同时,文章还介绍了如何使用C语言中的指针、数组和结构体等数据结构来实现字符串操作,并给出了相应的示例代码。
从我们输入URL并按下回车键到看到网页结果之间发生了什么?换句话说,一张网页,要经历怎样的过程,才能抵达用户面前?下面来从一些细节上面尝试一下探寻里面的秘密。 ---- 前言:键盘与硬件中断 说到输入URL,当然是从手敲键盘开始。对于键盘,生活中用到的最常见的键盘有两种:薄膜键盘、机械键盘。 薄膜键盘:由面板、上电路、隔离层、下电路构成。有外观优美、寿命较长、成本低廉的特点,是最为流行的键盘种类。键盘中有一整张双层胶膜,通过胶膜提供按键的回弹力,利用薄膜被按下时按键处碳心于线路的接触来控制按键触发。 机械
3.是非题:KeyDown事件过程可以使用KeyCode参数判断用户输入的是4还是$。
在单片机与嵌入式开发中,某些场景需要捕获传感器的高电平(或低电平)信号的持续时间,如红外解码信号、编码器输入信号等。
本文介绍了嵌入式系统屏幕显示技术的相关知识,包括常见的字符/图形显示、汉字显示、屏幕自适应以及多任务等方面的内容。文章还介绍了如何使用C语言和汇编语言来编写嵌入式系统中的屏幕显示程序,并给出了具体的例子。通过掌握这些技术,可以有效地提高嵌入式系统的开发效率和运行稳定性。
Linux内核的软中断("softirq")机制有些奇怪,在早期的Linux和处理机制下比较晦涩,且仅有极少的内核开发人员会直接接触软中断。然而它是内核的大多数重要处理的核心。在某些场景下,软中断会以一种不合时宜的方式出现。特别是内核的实时抢占补丁集经常会与软中断产生冲突,该补丁集的最新版本提供了一种解决产生软中断问题的方法,值得一看。
《定时执行专家》软件的一个重要的特点就是能够毫秒级定时执行任务,能够保证误差在50毫秒以内。因为毫秒级的触发要求非常快的时间检测速度,为了能达到这个要求,我们采用了多线程并行处理的方式。
只有启用job执行器之后,定时器才会被触发.activiti.cfg.xml中的jobExecutorActivate需要设置为true, 默认job执行器是关闭的
操作系统与所运行的硬件环境密切相关。如果想彻底理解操作系统运行全过程,那么就需要了解它的运行硬件环境。本章基于传统微机系统的硬件组成框图,介绍了微机中各个主要部分的功能。这些内容已基本能够建立起阅读Linux 0.11内核的硬件基础。为了便于说明,术语PC/AT将用来指示具有80386或以上CPU的IBMPC及其兼容微机,而PC则用来泛指所有微机,包括IBMPC/XT及其兼容微机。
在嵌入式软件开发,包括单片机开发中,软件架构对于开发人员是一个必须认真考虑的问题。软件架构对于系统整体的稳定性和可靠性是非常重要的,一个合适的软件架构不仅结构清晰,并且便于开发。
我们在使用 requests 这类网络请求第三方库时,可以看到它有一个参数叫做timeout,就是指在网络请求发出开始计算,如果超过 timeout 还没有收到返回,就抛出超时异常。(当然存在特殊情况timeout 会失效,请看Timeouts and cancellation for humans*[1] 这篇文章中作者的举例,我们不考虑这种特殊情况)。
上面的代码,使用宏开关:要么再用裸机的代码,要么调用rt-thread的代码,要么调用Linux的代码。
在上面工作方式下,Linux 2.6.16 之前,内核软件定时器采用timer wheel多级时间轮的实现机制,维护操作系统的所有定时事件。timer wheel的触发是基于系统tick周期性中断。
SUSE Labs 团队探索了 Kernel CPU 隔离及其核心组件之一:Full Dynticks(或 Nohz Full),并撰写了本系列文章:
任何对时间要求苛刻的需求都是我们的敌人,在必要的时候我们只有增加硬件成本来消灭它;比如你要8个数码管来显示,我们在没有相关的硬件支持的时候必须用MCU以动态扫描的方式来使其工作良好;而动态扫描将或多或少的阻止了MCU处理其他的事情。在MCU负担很重的场合,我会选择选用一个类似max8279外围ic来解决这个困扰;然而庆幸的是,有着许多不是对时间要求苛刻的事情:例如键盘的扫描,人们敲击键盘的速率是有限的,我们无需实时扫描着键盘,甚至可以每隔几十ms才去扫描一下;然而这个几十ms的间隔,我们的MCU还可以完成许多的事情;
us(user):表示 CPU 在用户运行的时间百分比,通常用户 CPU 高表示有应用程序比较繁忙。典型的用户程序有:数据库、Web 服务器等。
定时器介绍:51单片机的定时器属于单片机的内部资源,其电路的连接和运转均在单片机内部完成。
timer就像是系统的脉搏,重要性不言而喻。ARMv8架构处理器提供了一个Generic Timer,与GIC类似,Generic Timer在硬件上也支持了虚拟化,减少了软件模拟带来的overhead。
信号是一种进程间通信机制,信号都有一个对应的默认处理行为,信号触发时,信号处理函数和进程正常的执行流程同时存在,这会给编程带来隐患,如果信号处理函数中调用了不可重入函数的话。信号同其他进程间通信技术(管道、共享内存)相比,传递的信息还是有限的,由于信息较少所以也方便管理,一般在系统管理中使用,比如终止或者恢复进程等。 ·
中断是现代 CPU 工作方式中重要的部分。例如:当你每次在键盘上按下一个按键后,CPU 会被中断以使得 PC 读取用户键盘的输入。这个过程发生得相当快,以致于在使用体验上你不会感到任何变化或损害。
查看CPU使用 在 Linux 系统下,使用 top 命令查看 CPU 使用情况。
您将使用名为E1000的网络设备来处理网络通信。对于xv6(以及您编写的驱动程序),E1000看起来像是连接到真正以太网局域网(LAN)的真正硬件。事实上,用于与您的驱动程序对话的E1000是qemu提供的模拟,连接到的LAN也由qemu模拟。在这个模拟LAN上,xv6(“来宾”)的IP地址为10.0.2.15。Qemu还安排运行Qemu的计算机出现在IP地址为10.0.2.2的LAN上。当xv6使用E1000将数据包发送到10.0.2.2时,qemu会将数据包发送到运行qemu的(真实)计算机上的相应应用程序(“主机”)。
蜂鸣器是一种只能将电信号转换为声信号的器件,常用来产生设备的按键音、报警音等提示音。
计算机操作系统诞生至今,已经出现了很多的操作系统,操作系统是计算机与人中间的缓冲部分,人是通过操作系统来编写程序控制机器。目前的操作系统大概可以分为以下几种类型
按键在嵌入式开发中,是比较重要的,也是常见的外设,因此,很有必要学习,也要掌握编写基础的按键驱动,通常最基本的情况下,都是使用状态机的框架来出来,因为尽管硬件电路上有滤波电路,但还是要软件滤波的。(软件滤波很多采集系统中都是用到的)。 在学习过程中,可以自己尝试编写简单的单机,组合按键单机等,锻炼思维。当然网上有很多的按键驱动库,值得收藏,其中思想是比较好的,可以学习其思路,同事也可以在了解功能后,移植到自己的项目中。
简单地说,断点调试是指自己在程序的某一行设置一个断点,调试时,程序运行到这一行就会停住,然后你可以一步一步往下调试,调试过程中可以看各个变量当前的值,出错的话,调试到出错的代码行即显示错误,停下。
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