操作系统研究回顾与展望.docx

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1、2001年2月指挥技术学院学报February2001第12卷第1期JournalofInstituteofCommandandTechnologyVol.12No.1操作系统研究回顾与展望潘清(装备指挥技术学院电子工程系)摘要:回顾了15年来操作系统研究的基本情况,比较详细地介绍了微内核研究、军用实时操作系统以及CC-NUMA操作系统的研究工作,同时,分析了当前操作系统研究的热点问题,以及采用虚拟计算理论对所遇到的操作系统体系结构发展过程中存在问题所做的一些思考,并提出了研究发展的突破口。关键词:操作系统;微内核;资源共享;实时系统中图分类号:TP316.2文

2、献标识码:A从1986年开始,我们在学院开展军用实时操作系统核心技术的研究,“八五”期间又有幸参加了国家攻关项目“国产系统软件平台”中的操作系统专题的研究工作,“九五”期间承担了基于CC-NUMA体系结构的多处理机操作系统课题的研究工作。在这些项目的研究过程中,不断跟踪国内外操作系统发展的最新研究动态,同时,提出和实现了一些新的算法和系统[1],使我们对操作系统的认识不断深化。和许多其他领域的研究工作一样,操作系统作为计算机软件系统中最复杂的一个系统,它的研究工作是艰巨和复杂的。操作系统的研究特别强调理论和实践相结合,每一个概念和算法的提出,都必须在一个系统中实

3、现,必须经过实践的考验。许多好的思想、算法,如多道程序设计、中断、进程、虚拟存储器等等,在实践中得到发扬光大,并推动了操作系统研究的进一步向前发展。在国外著名大学里都有操作系统的研究群体[2～5],每一个具有革命性的创新也大都出自这些群体。与这些群体相比,我们的弱势是明显的,大的问题是得不到最新、最前沿的应用需求的刺激和推动,这样,在很多情况下只能跟在别人的后面从事研究工作,所以,自然就很难产生出杰出的成果。显然,我们不能坐等时机的到来,也不能仅仅停留在认识的深化上,停留在跟踪国外先进技术上。在即将进入21世纪之际,通过回顾这些年在操作系统领域所做的一些研究工

4、作,通过采用辩证法中的矛盾分析方法,分析了操作系统发展中所遇到的问题,认清了推动计算机技术发展、推动操作系统发展的内在动力,并在此基础上提出了研究方向和课题。本文首先介绍我们在微内核操作系统体系结构和军用实时操作系统中所做的研究工作,分析当前操作系统研究中的一些热点课题,然后,通过虚拟计算的概念,介绍我们对推动操作系统发展的内在原因的思考,最后,提出新一代操作系统核心技术研究思路。1微内核体系结构研究但是,也要看到许多国外大学,包括那些最著名的操作系统作为计算机系统中最重要的一种系大学在选题方面,也存在着一窝蜂的情况,推出的统软件,负责管理计算机系统资源,为用户

5、使用计很多成果也不是都能经得起时间的考验。算机提供了方便、快捷的手段。在谈到操作系统推动操作系统研究发展的根本动力是计算机时,人们总是从用户的观点、或虚拟机的观点、或在实际应用中所产生的需求。由于国内计算机应资源管理的观点,从不同的侧面来说明操作系统用与国外相比差距非常大,因此,我们所遇到的最的基本特征。操作系统的理论和实践也是围绕着收稿日期:2000-07-02基金项目:国防“九五”预研项目(15.3.1)作者简介:潘清(1964-),男,硕士,教授,101416,北京.2指挥技术学院学报2001年这些观点进行的。从商用操作系统的发展来看,它的一个突出特点是,

6、操作系统的功能迅速增加。目前,Mi-crosoft公司的WindowsNT操作系统的代码规模已经超过了5000万行[3]。不仅是应用程序的规模在急剧增长,操作系统内核的规模也在急剧扩张。这种扩张表现在操作系统内核的每一个方面。这种无限制的扩张带来了很多深层次的问题,例如系统可靠性降低、系统可扩充性和系统可维护性差、以及系统运行效率差。随之产生了微内核技术,在微内核技术的研究基础上又提出了超微内核结构、可扩展内核技术、外核体系结构和垂直型内核等多种体系结构。微内核技术是操作系统发展的一个里程碑,微内核的核心思想是将传统操作系统内核中的一些组成部分放到内核之外来实现

7、。在微内核中只保留了处理机调度、存储管理、消息通讯等少数几个组成部分。传统操作系统中的文件系统、网络等内核功能都放在内核外作为一个独立的子系统实现。目前的商用操作系统还是采用单一内核体系结构,这种体系结构和基于复杂指令集芯片的发展情况非常相似。微内核技术产生了一种完全不同的操作系统体系结构。微内核操作系统的设计思想和精简指令集芯片的设计思想非常相似,微内核提供了操作系统发展的新途径。2军用实时操作系统关键技术研究高。2.1基于时间、设备、任务管理为一体的技术在“七五”期间,我们针对航天测控系统对实时操作系统的需求,在VAX/VMS操作系统的基础上,研制了一套能

8、满足航天测控系统特殊需求