嵌入式非对称多处理器操作系统的构建

摘要

在嵌入式系统飞速发展的今天，非对称多处理器硬件构成的系统具有广泛的应用前景。但由于目前业界支持嵌入式非对称多处理器结构的操作系统尚无成熟的低成本产品，导致应用开发周期较长，滞后的软件系统制约了硬件的飞速发展。因此，构建一个嵌入式非对称多处理器操作系统的意义是非常重大的。 首先，本文提出了一个嵌入式非对称多处理器操作系统的框架，本文所提出的操作系统框架综合考虑了硬件平台对操作系统的需求。从中断机制、任务管理机制、通信机制等几方面入手设计了这个框架。它既能方便的管理调度整个系统物理上属于不同处理器的硬件资源，又为程序员提供了便捷的开发环境，同时还保证了整个系统的效率，即各处理器之间任务的分配、调度、同步等问题。此外，在提出这个操作系统框架的过程中，我们还详细分析了这个操作系统所适用的硬件平台，及该操作系统的层次结构以及针对这种硬件结构所必须具备的一些其它特点。 接下来，在TMS320VC5471双核处理器上实现了该操作系统框架。TMS320VC5471开发板上的双核处理器分别是ARM7TDMI和DSP核VC5471，子系统之间通过一块共享内存进行通信，它们拥有的硬件资源完全不同。DSP处理速度快，功能相对简单；而ARM处理速度相对慢些，但功能要丰富的多。本文以ARM子系统为例说明了该操作系统在系统调用，中断处理，任务管理，存储管理等特性并进一步分析了它的引导启动过程。在整个系统的统一调度，尤其是处理器间通信这一多处理器系统中比较关键的部分，本文也做了细致的考虑和设计。 最后，在实现了上述操作系统的基础上，本文还利用开发板的资源特性，设计并实现了一个音频采样、播放以及数据传递的实验来验证操作系统的运行性能。该实验通过音频数据在不同子系统间的传递，验证了子系统的通信和信务调度、中断机制、系统调用、硬件驱动等环节。实验结果表明本文所实现的操作系统是正常运行的，本文所提出的框架也是可行的。 本文的意义不仅在于实现了一个嵌入式非对称多处理器操作系统，更在于验证了本文所提出的嵌入式非对称多处理器操作系统框架是可行的，为此类操作系统的发展提供了一个基础和模型。

目录

文摘

英文文摘

声明及关于学位论文使用权的说明

第一章绪论

第二章背景知识介绍

第三章嵌入式非对称多处理器操作系统框架的构建

第四章EAMPOS的实际构建

第五章对ADOS的运行验证实验

第六章全文总结

参考文献

附录-本文中使用的重要缩写

致谢

攻读学位期间发表的学术论文