西南交通大学linux内核,基于双核嵌入式处理器的实时操作系统的内核设计

摘要：

双核嵌入式处理器以其高性能,低主频,高可靠性正得到许多芯片生产商的关注,它具有良好的管脚兼容性,与单板硬件设计上的与单核处理器具有良好的兼容性,得到许多电信设备制造商及嵌入式高端应用集成商的垂青.但是双核嵌入式处理器需要新的实时操作系统来进行支持,使其充分发挥双核的高性能. 在支持双核处理器的实时操作系统里,需要进行修改的部分主要集中在内核部分,所以内核设计是支持双核处理器的关键点.本文正是抓住这个关键点来展开深入的研究.双核处理器与单核处理器的硬件架构差异及影响,是研究的首要内容.通过对双核处理器架构的研究,得出对双核处理器架构的一般抽象,作为后续研究的起点. 数据一致性问题是双核处理器应用的重要课题.通过对内核的运行空间,任务的运行空间进行分析,推导出在双核处理器环境中保证数据一致性的基本条件:任务运行空间的相对独立性和内核操作的可重入性. 内核在双核处理器环境下采用微内核架构.微内核架构以良好的模块化构成了一个紧凑系统核心.在对代码分析的基础上,总结出代码中所体现出现的内核各模块的内部结构,再结合双核处理器的硬件特点,对模块进行修改,相当于对模块作加法运算,使其满足双核处理器的双指令流体系结构. 按照微内核架构的思想,将内核分为任务处理,信号量,消息队列,中断及异常处理四个主要模块,同时对软件上防止重入的锁机制进行单独地分析.在内核中,实现对任务的透明调度,使用户任务的运行并不用关心任务在双核处理器上的哪个CORE里运行,其运行的结果都和在单核处理器上的运行结果相一致.实现BMP模式,使用户能指定某个CORE从事某项任务,以满足从多处理器环境中移植过来的软件的兼容性. 内核设计是一个系统化的理论研究过程,本论文仅仅揭开了双核嵌入式处理器上的实时操作系统内核设计的冰山一角,需要在以后的工作学习中去更深入地认识内核,去掌握内核.

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