面向SMP架构处理器平台操作系统主要模块的设计与实现

摘要

随着现代应用对计算机性能要求的不断提高，单核发展已经处于瓶颈阶段。多核处理器已成为当今社会发展的主流趋势，基于多核处理器的嵌入式多核操作系统也应运而生。但由于国内航天领域在这方面的空白，故基于同构多核（SMP）处理器平台的多核操作系统的设计与实现是很有必要的，也将为国内航天领域开辟一个新的研究方向。
　　针对航天领域对多核操作系统方面的需求，本文首先深入研究了基于SMP架构的嵌入式操作系统的重要机制，分析了SMP架构的优势，剖析了国产自主研发的嵌入式单核操作系统的内核机制，分析了Linux SMP与VxWorks SMP的相关原理，为后续 SMP机制的设计提供了强有力的理论依据。根据XX国产嵌入式操作系统在SMP架构方面实现多核所面临的问题，提出了多核系统启动、多核任务调度模块、多核同步互斥模块、核间中断模块的设计方案。实现了上述模块并且简要地描述了其实现代码。最后,由于多核板子在市面上的局限性，本文基于ARM cortex-M3的单核板子，在单核嵌入式操作系统上模拟测试了上述模块的正确性。
　　本文所实现的四个模块为该嵌入式操作系统的多核化提供了相应的支持，也提高了多核系统的可预测性，在航天领域的新方向上迈出了重要的一步。其次，与该嵌入式单核操作系统相比，提高了任务运行速率，真正实现了任务的并行执行。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文工作

1.5 论文组织结构

第二章 多处理技术研究与学习

2.1 同构多核结构研究

2.2 同构多核与异构多核的比较

2.3 其它基于 SMP 架构的多核操作系统的实现原理

2.4 本章小结

第三章 同构多核架构启动模块及任务调度模块设计与实现

3.1 嵌入式操作系统内核分析

3.2 同构多核架构系统的启动模块设计与实现

3.3 同构多核架构任务调度模块设计与实现

3.4 本章小结

第四章 同构多核架构同步互斥模块设计与实现

4.1 嵌入式操作系统信号量机制分析

4.2 同构多核架构同步互斥面临的问题

4.3 同构多核同步互斥模块设计

4.4 同构多核同步互斥模块实现

4.5 本章小结

第五章 同构多核架构核间中断模块设计与实现

5.1 嵌入式操作系统中断机制分析

5.2 同构多核中断机制面临的问题

5.3 同构多核核间中断模块设计

5.4 同构多核核间中断模块实现

5.5 本章小结

第六章 测试验证

6.1 测试方法及测试环境选择

6.2 同构多核架构的任务调度机制测试

6.3 同构多核架构的同步互斥机制测试

6.4 本章小结

第七章 结束语

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献