本文關(guān)鍵詞：支持對(duì)稱多核處理器的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國(guó)航天事業(yè)的不斷發(fā)展,航天工程對(duì)彈載計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力要求越來(lái)越高,使用多核處理器是未來(lái)的趨勢(shì)。但多核處理器性能優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮有賴于操作系統(tǒng)的支持,因此彈載嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)必須要支持多核處理器。針對(duì)對(duì)稱多處理多核架構(gòu),研究如何將單核嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)擴(kuò)展成為支持對(duì)稱多處理的多核操作系統(tǒng)。在剖析了自主研發(fā)的MARS單核操作系統(tǒng)內(nèi)核架構(gòu)基礎(chǔ)上,針對(duì)對(duì)稱多處理架構(gòu)特點(diǎn),提出了支持對(duì)稱多處理的多核操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)了支持對(duì)稱多處理的多核操作系統(tǒng)。在系統(tǒng)完整性方面,設(shè)計(jì)了多核同步與互斥機(jī)制,保證了多核系統(tǒng)正確地并行運(yùn)行。在多核任務(wù)調(diào)度方面,提出了基于全局隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)搶占調(diào)度算法,保證了系統(tǒng)的可預(yù)測(cè)性和實(shí)時(shí)性,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)負(fù)載均衡。在中斷管理方面,實(shí)現(xiàn)了核間中斷接口,用于多核之間的有效通信,設(shè)計(jì)了“最低優(yōu)先級(jí)模式”中斷動(dòng)態(tài)分配算法,實(shí)現(xiàn)了外部中斷請(qǐng)求的均勻分配和中斷負(fù)載均衡,提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。在多核系統(tǒng)降級(jí)運(yùn)行方面,設(shè)計(jì)了多核系統(tǒng)降級(jí)方案,使得當(dāng)某個(gè)核故障時(shí),其他核可以繼續(xù)正常工作,保證了系統(tǒng)的可用性。最后,在S698PM(4核SPARC So C)開(kāi)發(fā)板上,測(cè)試驗(yàn)證了多核操作系統(tǒng)的功能和性能。
【關(guān)鍵詞】：對(duì)稱多處理 多核操作系統(tǒng) 多核同步與互斥 多核任務(wù)調(diào)度 中斷動(dòng)態(tài)分配
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第一研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP332;TP316.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 研究?jī)?nèi)容13-15
• 2 對(duì)稱多處理技術(shù)15-36
• 2.1 對(duì)稱多處理架構(gòu)15-17
• 2.2 對(duì)稱多處理與非對(duì)稱多處理架構(gòu)比較17-18
• 2.3 支持多核處理器的操作系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)18-29
• 2.3.1 體系結(jié)構(gòu)18-22
• 2.3.2 系統(tǒng)引導(dǎo)和初始化22-23
• 2.3.3 多核同步與互斥技術(shù)23-26
• 2.3.4 多核任務(wù)調(diào)度26-27
• 2.3.5 中斷系統(tǒng)27-29
• 2.4 Linux SMP實(shí)現(xiàn)原理29-35
• 2.4.1 系統(tǒng)初始化29-31
• 2.4.2 多核同步互斥機(jī)制31-33
• 2.4.3 任務(wù)調(diào)度機(jī)制33-34
• 2.4.4 中斷處理機(jī)制34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 3 MARS OS內(nèi)核分析36-43
• 3.1 MARS OS內(nèi)核結(jié)構(gòu)36
• 3.2 MARS OS任務(wù)同步與互斥36-38
• 3.2.1 互斥機(jī)制36-37
• 3.2.2 任務(wù)間通信37-38
• 3.3 MARS OS任務(wù)調(diào)度38-41
• 3.3.1 調(diào)度算法38-39
• 3.3.2 任務(wù)調(diào)度39-41
• 3.4 MARS OS中斷管理41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 MARS OS在SPARC處理器上的移植43-49
• 4.1 SPARC體系結(jié)構(gòu)43-45
• 4.1.1 寄存器窗口43-44
• 4.1.2 控制/狀態(tài)寄存器44-45
• 4.1.3 窗口上溢、下溢45
• 4.2 SPARC移植實(shí)現(xiàn)45-48
• 4.2.1 臨界區(qū)互斥45
• 4.2.2 任務(wù)堆棧幀設(shè)計(jì)45-46
• 4.2.3 任務(wù)切換實(shí)現(xiàn)46-47
• 4.2.4 中斷處理47-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 5 支持SMP的嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)49-79
• 5.1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)49-50
• 5.2 系統(tǒng)啟動(dòng)與初始化50-52
• 5.3 系統(tǒng)完整性52-64
• 5.3.1 內(nèi)存屏障52-57
• 5.3.2 自旋鎖57-63
• 5.3.3 原子操作63-64
• 5.4 多核任務(wù)調(diào)度64-71
• 5.4.1 基于原單核調(diào)度機(jī)制的擴(kuò)展65-68
• 5.4.2 改進(jìn)的全局優(yōu)先級(jí)任務(wù)調(diào)度機(jī)制68-71
• 5.5 中斷管理71-76
• 5.5.1 核間中斷71-73
• 5.5.2 中斷分配73-76
• 5.6 系統(tǒng)降級(jí)運(yùn)行76-78
• 5.6.1 CPU故障檢測(cè)機(jī)制76-77
• 5.6.2 降級(jí)處理77-78
• 5.7 外部編程模型78
• 5.8 本章小結(jié)78-79
• 6 測(cè)試驗(yàn)證79-87
• 6.1 驗(yàn)證環(huán)境79-80
• 6.2 系統(tǒng)啟動(dòng)與初始化測(cè)試80-81
• 6.3 同步互斥機(jī)制測(cè)試81-82
• 6.4 任務(wù)調(diào)度測(cè)試82-83
• 6.5 任務(wù)間通信測(cè)試83-84
• 6.6 系統(tǒng)降級(jí)運(yùn)行測(cè)試84-85
• 6.7 性能測(cè)試85-86
• 6.8 系統(tǒng)吞吐量測(cè)試86
• 6.9 本章小結(jié)86-87
• 7 總結(jié)87-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果93-94
• 致謝94

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：支持對(duì)稱多核處理器的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：466064