支持多核的嵌入式操作系统关键技术研究

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1、第43卷第4期2013年7月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．43No．4Jul．2013支持多核的嵌入式操作系统关键技术研究何翔，任晓瑞(中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710119)摘要：以分析当前支持多核的操作系统需实现的关键技术为基础，从多核操作系统的引导和初始化、多核操作系统任务管理、多核中断、核间通信以及核间同步与互斥等方面具体分析、研究支持多核的嵌入式操作系统的实现机制。提出了一种多核领域操作系统关键技术的解决思路。关键词：多核；

2、嵌入式操作系统；中断机制；核问通信；任务管理中图分类号：TP316文献标识码：A文章编号：1671．654X(2013)04．0086．05KeyTechnicalResearchonSupportingMulti—coreEmbeddedOperatingSystemHEXiang，RENXiao—rui(Xi’anAeronauticsComputingTechniqueResearchInst如ute，AVIC，Xi’an710119，China)Abstract：Basedonanalys

3、isofkeytechnicalpointssupportingmulti—coreoperatingsystem，thispaperanalyzestheBootstrapandinitializationofmulti—coreoperatingsystem，multi-coreOStaskmanagement，multi．coreOSinterruptmechanism，Inter．ProcessCommunication(IPC)mechanism，Inter—Processsyn—chr

4、onizationandmutexmechanism，andotherspecificaspects．Thispaperstudiestherealizationmecha·nismoftheembeddedoperatingsystemwhichsupportsmulti·corearchitecture．Atlast，thepaperpresentsthesolutionofkeytechnologyofmulti—coreOS．Keywords：multi—core；embeddedoper

5、atingsystem；taskmanagement；interruptmechanism；inter—processcommunication引言近年来，随着电子技术的发展，对嵌人式系统提出了高性能、低功耗、小型化、低成本的要求¨j。通过提高处理器频率来提升系统性能的方法受到功耗、成本以及体积的限制，而单芯片多处理器(ChipMulti-Pro-cessors，简称CMP也称多核)能够在不提升处理器频率的情况下提升处理器性能，从而提升系统性能，规避了以上问题。因此多核处理器的研究倍受学术界和工业

6、界的关注。目前多核处理器已经广泛应用于大规模计算和Pc领域，鉴于多核处理器系统的高性能、高集成度、低功耗、低成本的优势∞J，多核处理器应用于嵌入式系统已是大势所趋。嵌入式系统对实时性、安全性、可靠性等方面有较高的要求。为了更好地发挥多核处理器在嵌入式系统中的性能，满足嵌入式系统的要求，需要将系统内部的资源(尤其是计算资源)更加合理、有效地管理起来，提高资源使用效率‘3

7、。这就对支持多核处理器的嵌入式操作系统提出了更高的要求。1支持多核的嵌入式操作系统处理器的发展由单核到双核再到四核、八核以至更多。

8、多核环境下计算资源得到充分的扩充，系统共享资源的竞争访问问题将更加突出，系统的性能将会受制于操作系统对资源的管理和调度，近年来支持多核架构的操作系统的研究已在各大高校和研究机构成为热点。1．1支持多核的操作系统研究现状多核应用于嵌入式领域的研究不断升温。美国麻省理工学院开发的FOS(FactoredOS)H1多核操作系统原型针对多核架构提出了一个解决缓存竞争和进程切换开销问题的新思路，采用空间复用(SpaceMultiple-xing)取代时间复用(TimeMuhiplexing)，将系统的各个服

9、务平均分配且固定到每个计算单元上，从而解决收稿日期：2013—05—07修订日期：2013一06一13基金项目：航空科学基金项目资助(2012ZC31006)；十二五总装预研课题(51315030101)作者筒介：何翔(1987一)，男，陕西西安人，助理工程师，硕士研究生，主要研究方向为嵌入式实时操作系统。2013年7月何翔等：支持多核的嵌入式操作系统关键技术研究‘87·：：=：：：：：======：：：：：：====================================