弹载嵌入式对称多核操作系统设计与实现

来源 :中国航天第二研究院 航天科工集团第二研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hongchaozhang88
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支持对称多核处理器的嵌入式对称多核操作系统由于其共享内存、负载平衡(每个核的任务量大致相当,不会出现某些核空闲,而某些核超负荷运作的现象)、功耗比高等优点,成为嵌入式操作系统的发展方向之一。本文对多核操作系统的研究方法进行了分析,并在通用操作系统研究成果的基础上对中断机制、任务管理等模块进行了多核化扩展与补充,设计出了一款基于TI公司TMS320C6678的对称多核操作系统。  本文首先分别从嵌入式硬件系统的组成、嵌入式操作系统概述、嵌入式操作系统对多核处理器的支持三方面对嵌入式系统进行了详细论述;然后简要分析了对称多核操作系统的总体架构及关键问题,为后面的工作提出了一个总体方向;在此基础之上,明确了对称多核操作系统所面临的任务调度、互斥机制、中断管理、任务间通信、系统启动等方面的问题,并针对这些问题,给出了解决思路,设计了可行的解决方案;在任务调度模块,设计了基于优先级的全局队列任务调度算法,并在算法中考虑了Cache的热度问题。该算法可以实现任务的负载平衡、提高处理器的利用率,具有较好的并行性和实时性;在核间互斥模块,设计了可重入自旋锁,并实现了内核细加锁机制,在保证了共享资源正确访问的基础上,提供了更好的并行性,有效避免了死锁问题;在中断管理模块,设计了中断静态分配算法,减小了中断延迟,提高了中断处理的吞吐率。  本论文在TMDXEVM6678LE EVM硬件平台和CCS5.1.0.08020集成开发环境的软件平台上实现了整个系统,通过测试用例执行的结果,验证了系统功能的正确性和相对单核系统的性能提升。
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