源码公开的嵌入式实时操作系统T-Kernel

源码公开的嵌入式实时操作系统T-Kernel
IT 圈外不知道比尔·盖茨的人，恐怕很难成为富翁；在IT 圈里，如果不了解坂村健，
也许要考虑还要不要立志成为IT 的技术专家。
身为日本一名计算机专家，坂村健在计算机行业内部可是大名鼎鼎，只是他的生活方式
颇为低调而已。坂村健在1984 年发布的操作系统甚至比微软的Windows 应用更广泛，这一
名为TRON 的系统可以安装到从数码相机 到汽车引擎在内的多种设备上。
TRON 是一种内嵌式操作系统，在微处理器中运行。据估计这一系统已经安装到了全球
30 亿到40 亿台家用电子产品当中，远远超过Windows 的普及程度，后者不过安装到了1.5
亿台计算机上。尽管在个人电脑领域知名度几乎为零，但TRON 现在却占据了全球微处理
器操作系统市场上大约60%的份额。就连微软也不敢小视，在2003 年的年底，微软终于也
加入坂村健领导的TRON 阵营，微软将使CE.NET 兼容TRON 系统，为未来“网络无处不
在的社会”（ubiquitous network society）共同努力。
1984 年TRON 系统刚刚面市时，日本业界将其称为一种可以打破微软垄断地位的自制
软件，认为这种系统将可使日本计算机企业不再承担必须向微软购买Windows 系统时支付
的费用。但这一美梦在1989 年却被打碎，当时美国方面得知日本*准备把TRON 安装到
学校的计算机中后就威胁说要将TRON 列为不公平贸易壁垒之一。不少计算机企业因为担
心失去美国市场而中断了与TRON 的联系。尽管坂村健对当时的状况很失望，但另一方面，
他却赢得时间集中精力为微处理器而不是PC 研发更好用的操作系统。
而让TRON 系统与Windows 产生巨大区别，从而也让坂村健和盖茨拥有的财富完全不
能相提并论的是，Windows 必须从微软购买，而TRON 却是免费的。
如果坂村健决定哪怕是向每位TRON 用户收取10 美分的费用，那么到现在他早就轻而
易举地成为一位亿万富翁了，甚至有可能与盖茨争夺世界首富的头衔。
坂村健说：“我认为就一种类似社会基础设施的产品向用户征收费用是不对的，这样做
还会阻碍计算机行业的发展，庞大的基础设施应该是免费提供的。”
TRON 之父——坂村健
坂村 健 先生 （Ken Sakamura）
出生年月：1951 年 现职： 东京大学研究生院教授，博导。
研究方向：计算机系统结构 学历：1979 年 日本庆应义塾大学 工学博士
坂村键先生不仅是日本IT 业界知名学者，也是日本*的IT 智囊团成员。世界著名的
TRON 计算机系统结构就是最早由坂村先生研究创立的。现在，坂村先生在TRON 计算机
系统理论基础上，致力于随时随地计算（ubiquitous computing）技术的研究。
坂村先生现兼任：
1. IEEE Computer Society 的fellow，GOLDENCORE MEMBER。
2. 日本Ubiquitous 网络计算技术研究所所长。
3. 日本TRON 会议主席。
4. 日本总务省信息通信政策局审议会 研究开发/标准化战略委员会委员。
5. 日本总务省信息通信政策局技术部 Ubiquitous 电子标签技术研究应用调研会委员。
6. 日本经济产业省 信息安全政策室审议会委员。
7. 亚州Ubiquitous 网络计算技术会议副主席。
欢迎走进TRON 技术世界
日本东京大学教授、泛在网络计算技术研究所所长、T-Engine 论坛主席 坂村健
所谓的嵌入式系统是指为了控制电视机、录像机等机器而组装起来的微型计算机系统。
实际上在全世界的微处理器中,用于个人电脑及服务器的仅占2%，此外的98%都使用这种嵌
入式系统。在这98%的嵌入式系统中有60%是使用我所开发的以TRON 技术为基础的OS。
由于生产厂家提供、软件公司制造、本公司开发等各种渠道都有，准确的统计是不可能的，
但是如果说它是世界上用得最多的OS 这一点是不会错的。
T-Engine 是以全世界使用最多的TRON 实时OS 为基础的开放式嵌入式系统的全世界标
准。将这种T-Engine 结构程序向世界推广的T-Engine 论坛已经在全世界拥有470 家会员公
司（截至2004 年11 月）。
T-Engine 论坛之所以能够获得这么多的支持，原因之一是TRON 作为世界标准其成绩
一直在不断得到证实。TRON 应用在从汽车、移动电话、传真机到电视机、录像机、家电等
广泛领域，主要的用户NTT DoCoMo、丰田、佳能、理光、松下、索尼、NEC、东芝、日
立、富士通等已在其各自的领域使用了20 年。
原因之二，信息完全公开、听取用户的意见、并建立在开放的基础上。OS 源码公开，
允许改变一次，但是与各个用户的知识秘密有关的改变部分允许非公开。这是嵌入式系统实
现管理许可证规定，避免知识产权纠纷的一个关键。
原因之三，T-Engine 论坛是一个以针对21 世纪的未来技术——泛网计算技术为目的,
将RFID、传感器网络等技术包容起来的项目。
随着T-Engine 论坛在日本以外知名度的提高，美国的IBM、Microsoft、MIPS、Oracle、
Sun，欧洲的索尼·爱立信、ARM、Vodafone，韩国的三星、SK 电子、LG 电子等企业也相继
加入。中国科学院计算机技术研究所和北京大学等的共同研究开始后，中国的企业也开始加
入T-Engine 论坛。
我认为现在非常重要的事情，是提出发自亚洲的世界标准。希望中国与日本以及韩国等
相互协作，能够共同向全世界发送技术信息。为此，请一定阅读此页，并理解亚洲领先的嵌
入式系统以及它将来所涉及到的泛在计算概念，衷心希望您能获得T-Engine 论坛活动的确
切资讯。
构筑无所不在计算的基础—TRON 技术体系结构
■ 东京大学教授 日本泛在网络计算环境研究所所长 坂村健
■ 日本泛在网络计算环境研究所中国室室长 梁 青
一、 TRON 与T-Engine
TRON（The Real-time Operating system Nucleus）是由日本东京大学坂村健博士于1984
年提出的计算机操作系统规范，目的是想构筑一种理想的计算机结构，实现新的计算体系
——“普遍存在的计算环境”，亦称“泛在计算环境”。 所谓“泛在计算环境”是指将微型计算
机嵌入到日常生活中的所有机器、设备、工具中，通过网络相互通信，协调运行，以实现高
度计算机化的社会环境。为了使计算机嵌入到包括移动通信器等在内的各种机器中，需要这
种计算机结构必须小型化并有很好的实时性能。为此，1984 年坂村健提倡由产业界与学术
界联合启动了“TRON 项目计划”。
“TRON 项目计划”推行了20 年，先后推出了ITRON （嵌入式系统用实时操作系统规
范）、JTRON（Java 与ITRON 的混合操作系统规范）、BTRON（计算机及手机信息终端等
最终客户直接操作的操作系统规范体系）、CTRON （以通信控制及信息处理为目的的操作
系统接口规范）及TRON HMI（面向各种电子机器的人机界面标准）等规范。
由于用TRON 作为实时操作系统的嵌入式计算机结构的实时性能超群（与PC 机相比实
时响应速度要快1000 倍），被广泛应用于汽车电子、移动电话、传真机、电视机、录像机、
数码相机和其他数字家电等多个领域，成为低价高性能嵌入式系统的典范。将来也有可能成
为卫星控制、工业控制、医疗器械等领域的重要技术。
“TRON 项目计划”为了向世界推广,一直采用*开源、“弱标准化”的方针，也曾经出现
过多种版本的开发环境及操作系统式样。随着嵌入式系统的高功能、网络化、高度HMI 化，
软件开发和调试都变得非常复杂。TRON 相关软件的可移植性、可重用性出现了问题。加之
嵌入软件开发技术人员严重不足，缺乏可以兼容的软件中间件。
为了实现更为理想的实时操作系统的嵌入式计算结构，TRON 项目计划开始了一次新的
革命——启动了T-Engine 项目计划。
“T-Engine”(T 引擎)是为在短时间内高效开发实时嵌入式系统而设计的，由标准化硬件
结构（T-Engine）与标准开源实时操作系统核心（T-Kernel）组成的嵌入式系统的开放式标
准平台。
在T-Engine 开发过程中，搭载的CPU 为可变的，而规定了其他硬件结构规范、操作系
统核心界面规范、对象数据格式规范等要素，使TRON 在标准化的基础结构上，具备充分
的外围资源及开发环境。这个开放式标准平台结构的最大目标是将CPU 从基础结构中独立
出来，使在T-Kernel 上开发的中间件可不依存于CPU 结构而移植。
通过使用丰富的中间件，可以做到大幅度缩短应用系统开发时间及降低成本；通过使用
高质量的硬件和软件，可方便地进行调试；在小批量生产时可照原样开发平台；系统既稳定、
尺寸又小，很容易使其直接成为商品，可在很短时间内投向市场。
为将T-Engine 这种体系结构向世界推广，2002 年成立了T-Engine 论坛,已经在全世界拥
有470 家会员公司（截至2004 年11 月）。
二、T-Engine 基础结构
T-Engine 由硬件和软件环境组成，其中软件环境又包括设备驱动、中间件、开发环境、
安全系统等部分，是一个完整的嵌入式计算平台系统。
1. T-Engine 硬件结构规范
根据应用范围，T-Engine 硬件平台分为以下4 个系列产品。
■ 标准T-Engine（标准T 引擎）
面向便携型信息机器及高功能手机电话等，软件规模比较大，且硬件资源也较丰富的嵌
入式机器的开发平台。T-Kernel 与MMU 一起运行。
■ μT-Engine（微型T 引擎）
面向家电及计量测绘机器等，软件规模较小的嵌入式开发平台，T-Kernel 可以以没有
MMU 的模式运行，主要是为了进行机器控制的开发用平台，用于可移动信息机器、家用电
气及计量测绘机器等的设计开发。
■ nT-Engine（微毫T 引擎）
用于照明器具、开关、锁、阀门等小型家电机器中使用的硬币大小的嵌入式机器平台。
■ pT-Engine （微微T 引擎）
为了在传感器节点及静止物体控制中使用的单个芯片机器的平台。它根据低耗电型的无
线协议进行数据的收发，可以组装到泛在计算环境的所有物品中。
2. T-Engine 软件结构规范
T-Engine 的软件环境主要包括T-monitor、T-Kernel、T-kernel 的各种扩展、标准设备驱
动以及中间件等外围软件几个部分。
(1) T-monitor
作为启动实时OS 核心及支援调试的软件。
(2) T-Kernel
T-kernel 是在标准T-Engine、μT-Engine 上运行的标准实时操作系统核心软件。其优点是:
第一，对外部要求的高速应答（实时性能）；第二，可以通过动态资源管理功能及单源码原
则等，实现在T-kernel 上构筑的中间件及应用软件的高度兼容性。
(3) T-kernel 的各种扩展
为了提供更广泛功能的OS 的扩展部分，分为“自身扩展部分”(Native Extension)与“移植
扩展部分”(Ported Extension)两种。自身扩展部分包括有T-Kernel/TE(Tiny Extension）、
T-Kernel/SE(Standard Extension)和T-Kernel/EE(Enterprise Extension)三种。
移植扩展部分是将已有的中间件及Kernel 移植到T-Kernel 上的部分。现在已经开发出
或者正在开发的有以下一些:Windows CE .NET/T-Kernel、T-Wireless、T-Java、T-Linux、
T-Integrator 等。
(4) 标准设备驱动
一种用来吸收每个T-Engine 机器的硬件差别的软件。在T-Engine 上搭载的标准的驱动，
规定了标准的API 规范。另外，为了便于开发新设备以及专用设备的驱动软件，还将公开
设备驱动的参考代码。
(5) 中间件
指在T-Kernel 上运行的各种中间件，包括各种网络用的协议堆栈、文件系统、日语处
理、假名汉字变换、eTRON 相关的安全软件、GUI、声音处理、Java 等。为了保证中间件
的兼容性，这些可以组合的中间件信息根据T-Format 在T-Engine 计划的数据库中集中管理，
并根据T-Licenst 的规定利用T-dist 体系广泛传播配发。
(6) 开发环境
在T-Engine 基础结构规范中，不对开发环境进行标准化。但为了确保软件的兼容性，
有必要规定源代码及二进制代码的标准规范形式。因此，关于源代码及对象代码的形式，规
定以gcc 中的内容为准。
3. T-Kernel 与其他OS 的混合联接结构:T-Bus
目前，市场上在各个领域中已经存在各种基本软件（Kernel 等），还形成了很多软件资
产。为了在T-kernel 中利用这些软件资产，系统提供称为“T-Bus”的机制。使用它可以使已
有的基本软件与T-Kernel 在同一台计算机上运行。
4. eTRON
T-Engine 的设计前提是能随时连接网络。在TRON 基础结构中通用的安全基础结构是
eTRON（Entity any Economy TRON）。在泛在计算环境中，很有可能通过网络分解的手段被
他人偷窥到家中的情况，或被对方窃取控制权。因此，有必要对计算环境的所有机器限制权
限，例如，要听从于哪台机器的指示，向何处发送信息等。在使用T-Engine 的机器中，将
这些访问管理信息作为eTRON 的“电子实体”来处理，一般人便可以简单地进行设定，并实
现严密的安全管理。
TRON——稳步扩大市场的“日本制造”OS
【日经BP 社报道】 Tron 是日本开发的拥有自主知识产权的OS（操作系统）。开发之
初就设想除用于计算机外，还将它用于机械控制与通信控制设备上。最近的TRON 已开始
广泛应用到手机、网络家电等领域。
众所周知，办公室或家庭中使用的电脑里，无论哪一种机型都安装有OS，这些OS 包
括Windows、Macintosh 等类型。
但并非只是电脑才安装OS，手机与数码相机等数码设备也都使用OS 来控制运行状态。
与个人电脑不同，这些设备安装的OS 是什么样的呢？也许很多人还不太清楚吧。
尽管在日本的电脑市场上，日本以外国家开发的OS 占了很大份额，但说起以小型设备
为主的市场，却有不少在使用日本自主开发的OS——“TRON”。
随着“泛在（Ubiquitous）”社会（可随时随地处理信息的社会）的到来，TRON 越来越
受到人们的关注。
◆効果：快速简洁的日本OS
TRON 是1984 年由东京大学教授坂村健倡导的OS。TRON 协会（总部：东京）目前正
在着手制订包括CPU（*处理器）与运行环境在内的标准。
TRON 使用开放标准，谁都可以*开发这种OS 的嵌入软硬件。而且，它主要用作设
备上的“预嵌入OS”。
此外，它还有在特定时间内完成指定目标处理的“实时处理OS”功能，具有Windows 没
有的快速处理的优点。这样，它可用于汽车引擎控制。 由于拥有这些优点，TRON 被越来
越多的公司采用。
◆范例：主导权争夺更加激烈
从配备到设备上的数量来看，TRON 比Windows 还要普及得广。
NTT DoCoMo 的许多手机机型都采用了TRON。丰田汽车也在其“Prado”与“皇冠”等车
型上使用TRON 来控制引擎运行。
当NEC、日立等公司积极推进TRON 使其成为网络家电的OS 标准的同时，索尼与松
下电器产业却于去年12 月宣布，将基于免费OS——Linux 来联合开发AV 音听设备OS 的。
尽管Windows 席卷了电脑市场，但在网络家电领域，围绕OS 主导权的争夺今后将会更加
激烈 。

基于TRON 建立新产业
■ 中国科学院计算技术研究所所长 李国杰
Linux 操作系统在中国计算机界几乎人人皆知。但比它更流行更开放的另一个操作系统
——TRON 却很少有人知道，这不能不说是一件憾事。据TRON 的设计者坂村健教授估计，
TRON 已经安装到全球30 亿件电子产品中，占全球微处理器操作系统市场约60％。用途如
此广泛，源码又完全开放，这正是我们需要的操作系统。我们至少应该像重视Linux 一样重
视TRON。
我在20 世纪90 年代初研制曙光一号时开始接触TRON，后来听说美国*出面干涉，
不允许TRON 装在微机上。以后几年没有继续关注，直到去年12 月应坂村健教授邀请参加
Ubiquitous Computing 大会，才发现TRON（现在叫T-Kernel）在日本已用得红红火火。我
体会到TRON 的好处至少有两点，一是几乎没有任何约束的开放，网上可以下载T-Kernel
源码，企业可以做任何商品化产品开发；二是实时处理速度比Linux、Window CE 等现有操
作系统快，实时处理可以到微秒级。正是实时处理上有优势，微软才放下架子加入T－Engine
联盟，做实时Linux 的软件公司也移植到T-Kernel 平台上。
不论是汽车电子还是家用电器，TRON 都是很适合的实时嵌入式操作系统。我国东软公
司等企业已经在TRON 基础上开发汽车电子软件。中科院计算所与东京大学坂村教授领导
的研究所成立泛在计算联合实验室，重点开发基于TRON 的嵌入式系统，已开发了手机上
的视频播放器。计算所宁波分部也正在与当地企业合作开发各种嵌入式软件。
开放软件并不是拿来就用，需要我们消化吸收，才能有自己的创新。必须真正弄明白
TRON 的原理机制和优点，才能开发出有市场竞争力的产品。计算所正在做将TRON 移植
到龙芯CPU 的工作，探索一条推广龙芯CPU 的新路子。
微软将使CE.NET 兼容TRON 系统
微软公司日前表示，为了使自己的软件产品能够与全球60%的微处理器操作系统
TRON 相兼容，该公司将与T-Engine Forum 联盟达成合作。T-Engine Forum 由将近250
个公司组成，其中包括索尼和DoCoMo 等产业巨头，致力于TRON 系统的开发与推广。
TRON 是一种免费的消费电器操作系统，在包括从数码相机到汽车引擎等在内的大量产
品中都有使用，而且早已成为了日本微处理器产品的应用标准。微软与T-Engine Forum 的
此次合作就是要使自己的Windows CE .NET 操作系统能够与TRON 相兼容，该公司的一名
发言人称，协议将把Windows CE .NET 这一数码消费电器操作平台的网络功能与应用于全
球30 亿到40 亿件产品中的TRON 操作系统结合起来。
由于TRON 的处理速度很快，因此这种实时的操作系统内核更适用于手机等产品中，
其源代码是开放的，程序开发人员可以根据自己的需要对之进行改进。微软与T-Engine
Forum 可能在汽车导航系统等产品中达成合作，微软可以使用TRON 系统操作导航系统的
电视等功能，而Windows CE .NET 平台则允许用户使用自己的个人电脑与汽车相连进行收
发邮件等工作。
微软屈就TRON 试图以“和解”打败Linux！
9 月25 日，美国微软副总裁古川享与*产OS（基本操作系统）“TRON”的开发负
责人东京大学教授坂村健一同出席了记者招待会，宣布微软加入TRON 阵营，这一合作被
评论为“历史性和解”。普遍认为这是时代变化的象征——虽然微软是个人电脑时代的最大赢
家，但现在已不再是一家企业就能垄断一切的时代了。
这一观点从某种角度讲是正确的，业界有关人士中也有人指出这对微软来说是“屈辱的
选择”。然而，认为这仅是微软向多年的老对手TRON 屈服还为时过早。其中还蕴含着微软
对在电子*用信息系统及数字家电中飞速成长的Linux 阵营发起的反攻战略。
反应迟缓是由于大企业病？
实际上，早在这一消息正式发布之前1 年3 个月的去年6 月份，微软与TRON 就已经
就这一历史性和解达成了一致。坂村在发起TRON 的开发团体“T-Engine 论坛”时，就曾试探
过微软，希望微软作为核心成员加入。
TRON 在手机、数码相机、家电产品等OS 领域迅猛成长，在非个人电脑领域内登上了
业界标准的宝座。T-Engine 论坛目前已经成为共有约250 名来自各国的主要成员的大型业界
团体。 在如此悬殊的差距面前，再一味奉行独立主义就没有意义了——尽管微软内部早就
做出了这样的判断，但实际上却过了整整一年多的时间才宣布加入TRON 联盟。这对瞬息
万变、一旦决策迟缓就会饱受损失的IT 行业来说，实在是太漫长了。 去年6 月时，坂村就
曾说过，“过于庞大的组织必然会产生弊端”，认为微软需要时间来做内部工作、说服美国总
部开发团体中的反对*。而古川则这样总结与TRON 的合作，“在技术、业务计划、知识
产权等各个方面，公司内部以惊人的速度进行了研究”，否认大企业存在上述通病的说法。
不过，在调布技术中心（东京都调布市），对这一问题事的研究就象是搞“地下活动”（古川）
一样。与TRON 联手就必须要对微软自己的OS“Windows CE”进行改造。虽然确实在公司内
部做了大量的工作，但直到今年2 月份比尔·盖茨董事长访日时向其汇报后，才最终获得批
准。因此一直迟迟不对外公开，确实另有隐情。
暗做手脚拉拢联盟
据不少业内有关人士称，微软在此期间曾单独与若干厂商与软件公司进行了合作谈判。
主要是为了说服他们在数字家电OS 中只使用TRON，而不要使用Linux 等微软竞争对手的
产品。作为回报，微软答应保证确保与他们的合作关系。也就是说，要么使用TRON-Windows，
要么就使用其他的——必须划清界限，微软暗地里加强了对竞争对手的合围之势。 80 年代
末配备TRON 操作系统的个人电脑问市时，微软面对其优越的性能胆战心惊。“如果TRON
普及的话，那么微软此前的技术资产将化为乌有，微软将不得不和其他公司站在同一起跑线
上。因此，微软发出了无论如何也要搞垮TRON 的指示”，当时在日本微软工作的原微软员
工证实了这一点。 在美国*的压力下，TRON 个人电脑计划遇到了挫折，对微软的威胁
也烟消云散。而如今，微软之所以不得不放下架子与TRON 联手，目的也是为了挤垮Linux。
不择手段地打击对手——不论是过去还是现在，微软深埋在骨子里的基因从来就没有改变
过。只不过，微软是否会使出惯用的套路，现在还是个未知数。
T-Kernel 在中国的进一步消息
周立功公司是T-Engine 论坛B 类会员，周立功先生自愿免费从事与T-Kernel 有关的推
广工作，欢迎各地对T-Kernel 有兴趣的同行与周立功先生联系与切磋。
经坂村健教授的允许和委托，周立功先生正在组织翻译《T-Kernel 标准手册》中文版及
其系列与T-Kernel 有关的日文版资料，即将在北京航空航天大学出版社陆续出版。与此同
时周立功公司还将进一步设计出一系列基于PHILIPS ARM 与T-Kernel 的开发套件，并创作
系列与T-Kernel 紧密关联的配套图书。
声明：上述部分文章来自于国内公开报导的媒体《计算机世界》，其它内容由坂村健教
授提供（日文版资料），在此表示感谢。