發(fā)布時間：2018-12-12 04:41

【摘要】：為維護(hù)國家安全和利益，信息技術(shù)的國產(chǎn)化研究工作具有重大的戰(zhàn)略意義。核心電子器件、高端通用芯片以及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品是國產(chǎn)化過程中的重中之重�；A(chǔ)軟件產(chǎn)品主要是指操作系統(tǒng)等支撐軟件平臺，除了核心硬件以外，這些基礎(chǔ)支撐軟件必須做到自主可控才能實現(xiàn)真正意義上的信息安全。結(jié)合709所科技創(chuàng)新項目的研究內(nèi)容，開展了基于國產(chǎn)化處理器平臺的基礎(chǔ)支撐軟件平臺構(gòu)建的研究。 龍芯系列處理器是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列處理器，最新開發(fā)的龍芯3號處理器的性能已經(jīng)接近市場上x86架構(gòu)通用處理器。然而，硬件的高速發(fā)展必須有相關(guān)軟件的發(fā)展來配合才能夠發(fā)揮其真正的性能與作用。針對市場上目前沒有支持龍芯3號處理器的基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品的問題，實現(xiàn)一套基于龍芯3A處理器平臺的基礎(chǔ)支撐軟件環(huán)境，并通過設(shè)計整體系統(tǒng)測試程序進(jìn)行驗證。設(shè)計結(jié)果提供一套簡單易用的應(yīng)用與開發(fā)環(huán)境。 首先，闡述國產(chǎn)化計算平臺研究的意義，，分析國內(nèi)外不同平臺基礎(chǔ)支撐軟件研究現(xiàn)狀，特別是龍芯處理器架構(gòu)下基礎(chǔ)支撐軟件的研究工作。 在介紹一般基礎(chǔ)軟件平臺的基礎(chǔ)上，提出基礎(chǔ)支撐軟件平臺的定義，分析基礎(chǔ)支撐軟件平臺的開發(fā)方法以及選擇Linux操作系統(tǒng)作為移植對象的原因與意義，并對Linux系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與相關(guān)部分的移植方案做簡要說明與分析。 龍芯3A平臺下基礎(chǔ)支撐軟件平臺的實現(xiàn)過程是本文主要工作內(nèi)容，包括Linux內(nèi)核移植，本地編譯環(huán)境建立，圖形界面實現(xiàn)和系統(tǒng)測試程序設(shè)計。Linux內(nèi)核的移植首先完成引導(dǎo)加載程序的編譯與初始化配置，并添加到開發(fā)板環(huán)境中，然后通過交叉編譯工具將修改過的Linux內(nèi)核源碼進(jìn)行編譯，這些修改主要包括對處理器架構(gòu)和中斷相關(guān)的內(nèi)核源碼的修改。通過引導(dǎo)加載程序?qū)⒕幾g好的Linux內(nèi)核以硬盤啟動方式加載到內(nèi)存中運(yùn)行。由于龍芯架構(gòu)指令集與MIPS兼容，本地編譯環(huán)境的建立采取GCC for MIPS作為移植對象，配合模擬器QEMU模擬MIPS平臺，將GCC編譯工具添加到系統(tǒng)中。在內(nèi)核移植完成以及本地編譯環(huán)境建立后，將X Window的相關(guān)軟件包進(jìn)行編譯，實現(xiàn)圖形界面。相關(guān)依賴包的搜集與編譯是需要注意的地方。 為評估基于龍芯3A硬件平臺的系統(tǒng)整體性能，本文設(shè)計開發(fā)龍芯3A平臺的系統(tǒng)測試程序，主要測試系統(tǒng)的內(nèi)存訪問，硬盤訪問，網(wǎng)絡(luò)通信和2D圖形顯示。介紹測試程序的設(shè)計思路和具體實現(xiàn)，并對測試驗證結(jié)果進(jìn)行截圖說明。最后，作者進(jìn)行整體工作的總結(jié)，并提出下一步的研究工作。
[Abstract]:In order to safeguard national security and interests, the localization of information technology is of great strategic significance. Core electronic devices, high-end universal chips and basic software products are the most important in the process of localization. The basic software products mainly refer to the operating system and other supporting software platforms. In addition to the core hardware, these basic support software must be independent and controllable in order to achieve the true meaning of information security. Combined with the research contents of 709 science and technology innovation projects, the research on the construction of basic supporting software platform based on domestic processor platform is carried out. Godson series processor is a series of processors with independent intellectual property rights. The performance of the newly developed Godson 3 processor is close to that of the x86 architecture universal processor on the market. However, the rapid development of hardware must have the development of related software to play its real function. In order to solve the problem that there is no basic software product supporting Ronson 3 processor in the market at present, a basic supporting software environment based on Godson 3A processor platform is implemented and verified by designing the whole system test program. The design results provide a simple and easy-to-use application and development environment. First of all, the significance of the research on the home-made computing platform is expounded, and the research status of the basic support software of different platforms at home and abroad is analyzed, especially the research work of the basic support software under the framework of the Godson processor. On the basis of introducing the general basic software platform, the definition of the basic support software platform is put forward, the development method of the basic supporting software platform and the reason and significance of choosing Linux operating system as the transplant object are analyzed. The composition and structure of Linux system and the transplant scheme of related parts are briefly described and analyzed. The implementation process of the basic support software platform is the main work of this paper, including the transplantation of Linux kernel, the establishment of local compiling environment, and the implementation of the basic support software platform based on the Longson 3A platform. The porting of the Linux kernel completes the compilation and initialization configuration of the boot loader and adds it to the development board environment. Then the modified Linux kernel source code is compiled by cross-compiling tools. These modifications mainly include the kernel source code changes related to processor architecture and interrupt. The compiled Linux kernel is loaded into memory by boot loader as hard disk boot. Because the instruction set of the Godson architecture is compatible with MIPS, the local compiling environment is built with GCC for MIPS as the transplant object, and the GCC compiler tool is added to the system with the simulator QEMU to simulate the MIPS platform. The software package of X Window is compiled to realize the graphical interface after the completion of the inner nuclear transplant and the establishment of the local compiling environment. The collection and compilation of dependent packages are important. In order to evaluate the overall performance of the system based on the Godson 3A hardware platform, this paper designs and develops the system testing program of the Godson 3A platform, which mainly tests the memory access, hard disk access, network communication and 2D graphics display of the test system. The design and implementation of the test program are introduced, and the test verification results are illustrated by screenshots. Finally, the author summarizes the whole work and puts forward the next research work.
【學(xué)位授予單位】：中國艦船研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP332;TP316.81

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本文編號：2373931