近年来,我国各行各业都在向着技术方向发展,国家也越来越重视基础性研究。尤其是在计算机领域,龙芯CPU的诞生,标志着我国在计算机硬件方面有了突破性的发展,然而作为系统软件的操作系统,在我国发展还是十分的落后。随着现代计算机技术的飞速发展和互联网技术的广泛应用,操作系统扮演了越来越重要的角色。尤其是内核机制的使用,将系统的最基本的核心功能作为其内核,这样安全性和可靠性在一定程度得到提高。因此,对内核机制的研究,对提高系统性能、保证系统的可靠性、加强系统的安全性都具有十分的意义。但操作系统内核一般只用在高档的CPU上。通过编写一个适合廉价小内存CPU上的操作系统来研究轻量级操作系统的内核机制。本课题设计并实现了一个运行在Bochs虚拟机上的单内核结构的轻量级操作系统,详细描述了该系统中的进程设计、进程调度以及中断和异常处理接口。通过本系统的实现从微观上观察轻量级操作系统的行为特征,从而学习和研究内核机制。本文首先对内核机制的研究背景、研究现状进行了阐述和分析,同时探讨了开发操作系统内核平台的搭建和开发工具的选择,然后深入分析了IA32体系结构。IA32体系结构是当今流行的硬件平台,并且由于该内核机制是运行在IA32体系结构平台上,所以在文章中对其进行了细致的解读。接着分析了当今存在的三种内核机制,通过对三种内核的分析来选择适合该轻量级操作系统的内核结构,同时对该轻量级操作系统内核进行了详细的分析。最后在该内核结构上设计并实现了一个简单操作系统内核的最基本的功能:进程切换,进程调度及进程中断与异常接口。由于该内核机制只具备操作系统最基本的功能而且这些功能用很少的代码实现同时又适合小内存的CPU故称之为轻量级操作系统。该轻量级操作系统经调试,运行情况良好。该轻量级系统是一个基于IA32架构的操作系统内核,实现了保护模式下多进程运行,可以向其他平台扩展。整个内核体积低于10KB,多个进程是基于进程优先级调度。同时引入了Minix系统的中断和异常处理能力,这在小体积多进程内核中是很少见的。并在bochs上演示实验版本。