輕量級(jí)操作系統(tǒng)內(nèi)核研究.pdf

1、近年來，我國(guó)各行各業(yè)都在向著技術(shù)方向發(fā)展，國(guó)家也越來越重視基礎(chǔ)性研究。尤其是在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，龍芯CPU的誕生，標(biāo)志著我國(guó)在計(jì)算機(jī)硬件方面有了突破性的發(fā)展，然而作為系統(tǒng)軟件的操作系統(tǒng)，在我國(guó)發(fā)展還是十分的落后。
　　 隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，操作系統(tǒng)扮演了越來越重要的角色。尤其是內(nèi)核機(jī)制的使用，將系統(tǒng)的最基本的核心功能作為其內(nèi)核，這樣安全性和可靠性在一定程度得到提高。因此，對(duì)內(nèi)核機(jī)制的研究，對(duì)提高系統(tǒng)性能

2、、保證系統(tǒng)的可靠性、加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性都具有十分的意義。但操作系統(tǒng)內(nèi)核一般只用在高檔的CPU上。通過編寫一個(gè)適合廉價(jià)小內(nèi)存CPU上的操作系統(tǒng)來研究輕量級(jí)操作系統(tǒng)的內(nèi)核機(jī)制。
　　 本課題設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)運(yùn)行在Bochs虛擬機(jī)上的單內(nèi)核結(jié)構(gòu)的輕量級(jí)操作系統(tǒng)，詳細(xì)描述了該系統(tǒng)中的進(jìn)程設(shè)計(jì)、進(jìn)程調(diào)度以及中斷和異常處理接口。通過本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)從微觀上觀察輕量級(jí)操作系統(tǒng)的行為特征，從而學(xué)習(xí)和研究?jī)?nèi)核機(jī)制。
　　 本文首先對(duì)內(nèi)核機(jī)制的研

3、究背景、研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述和分析，同時(shí)探討了開發(fā)操作系統(tǒng)內(nèi)核平臺(tái)的搭建和開發(fā)工具的選擇，然后深入分析了IA32體系結(jié)構(gòu)。IA32體系結(jié)構(gòu)是當(dāng)今流行的硬件平臺(tái)，并且由于該內(nèi)核機(jī)制是運(yùn)行在IA32體系結(jié)構(gòu)平臺(tái)上，所以在文章中對(duì)其進(jìn)行了細(xì)致的解讀。接著分析了當(dāng)今存在的三種內(nèi)核機(jī)制，通過對(duì)三種內(nèi)核的分析來選擇適合該輕量級(jí)操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)該輕量級(jí)操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行了詳細(xì)的分析。最后在該內(nèi)核結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)內(nèi)核的最基本的功

4、能：進(jìn)程切換，進(jìn)程調(diào)度及進(jìn)程中斷與異常接口。由于該內(nèi)核機(jī)制只具備操作系統(tǒng)最基本的功能而且這些功能用很少的代碼實(shí)現(xiàn)同時(shí)又適合小內(nèi)存的CPU故稱之為輕量級(jí)操作系統(tǒng)。該輕量級(jí)操作系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試，運(yùn)行情況良好。
　　 該輕量級(jí)系統(tǒng)是一個(gè)基于IA32架構(gòu)的操作系統(tǒng)內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)模式下多進(jìn)程運(yùn)行，可以向其他平臺(tái)擴(kuò)展。整個(gè)內(nèi)核體積低于10KB，多個(gè)進(jìn)程是基于進(jìn)程優(yōu)先級(jí)調(diào)度。同時(shí)引入了Minix系統(tǒng)的中斷和異常處理能力，這在小體積多進(jìn)程內(nèi)核中是很