随着嵌入式领域的不断发展以及处理器体系架构的持续优化,多核处理器因其高性能、低功耗和低成本等优势得到了广泛的应用。同时,在万物互联的时代,嵌入式设备面临着越来越多的风险和挑战,这不仅需要增强设备的可靠度和安全性,还需要具备高扩展能力。而微内核架构因其本身的架构特点,具备代码量小、可扩展性高、安全可靠等优势,十分适合应用在嵌入式设备中。因此,本文基于团队自研的mginkgo微内核,设计并实现一个面向多核环境的微内核操作系统。本文对多核处理器、多核操作系统、多核硬件机制和微内核技术进行了深入研究和分析,并结合mginkgo微内核的特点,提出了SMP多核扩展方案,来解决多核操作系统中运行模式、多核启动、共享资源的互斥访问以及核间通信等问题。其主要包含下面七个功能模块:（1）多核启动和初始化模块中,采用临时的主次关系完成系统的初始化;（2）核间同步与互斥模块中,研究并使用Exclusive Monitor机制,设计并实现了原子操作与自旋锁;（3）中断管理模块中,使用通用中断控制器对外部中断、本地中断和核间中断进行处理,并实现了核间中断的触发、传递和处理;（4）核间通信模块中,将核间通信分为信号通信和数据通信两部分进行处理,并采用核间中断和共享内存相结合的方式,提供了核心睡眠、核心唤醒、任务迁入、任务迁出、结束线程、函数调用和核间IPC通信等多个功能;（5）时钟管理模块记录了系统运行的总时长,并实现了时钟中断功能;（6）任务管理模块实现了对系统中任务的划分、组织和调度,并采用负载监控、均衡决策和任务迁移三个步骤,完成多个核心上负载的均衡;（7）缓存一致性模块中,遵循MESI协议,并使用硬件平台提供的SCU,保证各个核心上缓存的一致性。最后,在i.MX6Q（4核ARM Cortex-A9 SoC）开发板上完成内核的功能测试、性能测试和系统吞吐量测试。通过对测试结果的分析,可以发现,本论文设计并实现的微内核操作系统能够适应多核环境的需求,并发挥多核处理器的高性能、高吞吐量的优势。