Hopen雙內(nèi)核操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、作為我國(guó)自主研發(fā)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Hopen，隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，應(yīng)用程序的開發(fā)速度已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的客戶需求。因此本文提出Hopen-RT和Linux雙內(nèi)核架構(gòu)，既能保持Hopen內(nèi)核的實(shí)時(shí)性，又能利用Linux內(nèi)核支持的豐富應(yīng)用資源。從而避免了對(duì)原有內(nèi)核的大規(guī)模改造，以較小的代價(jià)使兩個(gè)操作系統(tǒng)結(jié)合起來，配合工作，發(fā)揮各自的優(yōu)越性，解決了Hopen應(yīng)用不足的問題。 本論文提出的Hopen雙內(nèi)核操作系統(tǒng)由Hopen-RT和

2、Linux兩個(gè)內(nèi)核構(gòu)成，Hopen-RT負(fù)責(zé)執(zhí)行實(shí)時(shí)任務(wù)，Linux負(fù)責(zé)執(zhí)行其他應(yīng)用。在傳統(tǒng)的雙內(nèi)核系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)應(yīng)用以模塊的形式插入內(nèi)核中運(yùn)行，而本論文提出的用戶態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)程模型將實(shí)時(shí)任務(wù)從核心態(tài)分離出來，在Hopen-RT用戶態(tài)運(yùn)行。這避免了實(shí)時(shí)任務(wù)出錯(cuò)時(shí)對(duì)內(nèi)核和其他任務(wù)產(chǎn)生不良影響，不僅提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還方便了調(diào)試，縮短了實(shí)時(shí)應(yīng)用程序開發(fā)周期。 本文主要完成了以下三部分的工作： (1)　提出了用戶態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)程模型并改造了Linu

3、x進(jìn)程模型本文將Linux進(jìn)程的用戶空間由3G改為2G，系統(tǒng)空間擴(kuò)展1G，把這個(gè)區(qū)域保留出來供實(shí)時(shí)進(jìn)程使用；利用i386 CPU段式存儲(chǔ)管理機(jī)制，為每個(gè)實(shí)時(shí)進(jìn)程提供了32M私有用戶空間，并將其映射到與Linux進(jìn)程一致的線性空間中。這為Hopen-RT的實(shí)時(shí)性提供了多方面的重要保障。(2) 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了獨(dú)特的Hopen-RT內(nèi)存管理機(jī)制本文設(shè)計(jì)了一個(gè)內(nèi)存頁(yè)面緩沖池為Hopen-RT核心提供高效的內(nèi)存頁(yè)面操作，并采用了一種具有確定執(zhí)行時(shí)

4、間的核心內(nèi)存分配與回收算法，保障了Hopen-RT的實(shí)時(shí)性。本文還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套虛擬內(nèi)存管理接口，為實(shí)時(shí)進(jìn)程提供虛擬存儲(chǔ)器管理操作。(3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)進(jìn)程加載方案本文在Linux端設(shè)置了文件服務(wù)器為Hopen-RT提供文件操作，雙方通過虛擬管道來傳遞加載請(qǐng)求和服務(wù)結(jié)果，并利用共享內(nèi)存完成實(shí)時(shí)進(jìn)程的動(dòng)態(tài)加載。本文的Hopen雙內(nèi)核操作系統(tǒng)以虛擬中斷系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在i386硬件平臺(tái)上予以實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)表明Hopen雙內(nèi)核操作系統(tǒng)運(yùn)行