面向多處理器結(jié)構(gòu)的嵌入式Linux系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、伴隨著智能化、網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的充滿機(jī)遇的階段——后PC時(shí)代，在這一階段，嵌入式系統(tǒng)代替PC成為時(shí)代的主流。然而傳統(tǒng)的單處理器結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能完全滿足應(yīng)用需求，越來越多的嵌入式系統(tǒng)采用了一種在物理上松耦合、邏輯上緊耦合的全分布式系統(tǒng)。這種體系結(jié)構(gòu)要求具有較高的可靠性和實(shí)時(shí)性，所以需要有一種針對(duì)該結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)來管理所有軟硬件資源。Linux系統(tǒng)由于其自身的特點(diǎn)受到廣泛的關(guān)注，而將它應(yīng)用到嵌入式分布式環(huán)境也成為研究的熱

2、點(diǎn)，其相關(guān)理論和實(shí)現(xiàn)技術(shù)也是本文的研究方向。 本文首先從系統(tǒng)特點(diǎn)、發(fā)展歷史和應(yīng)用現(xiàn)狀幾個(gè)方面系統(tǒng)地闡述了嵌入式系統(tǒng)的概念，并在此基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的定義及特點(diǎn)。隨后分析了將Linux系統(tǒng)作為嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)劣。 其次，對(duì)多處理器系統(tǒng)的理論和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入地研究，并從系統(tǒng)的啟動(dòng)和初始化、互斥策略、進(jìn)程調(diào)度及高速緩存的一致性幾個(gè)方面詳細(xì)描述了Linux系統(tǒng)對(duì)SMP多處理器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 然而Linux系統(tǒng)

3、本來是為桌面系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，不能完全符合嵌入式多處理器系統(tǒng)的要求，需要對(duì)其進(jìn)行嵌入式化和分布式化改造。對(duì)Linux的嵌入式化改造主要針對(duì)系統(tǒng)的可裁剪性和可配置性兩方面，而分布式化改造則主要針對(duì)多處理器環(huán)境中的互斥策略。 在最終實(shí)現(xiàn)時(shí)，由于ARM9核處理器不支持SMP多處理器結(jié)構(gòu)，因此系統(tǒng)采用了一種雙總線結(jié)構(gòu)：一條原來意義上的系統(tǒng)總線，一條CAN總線。前者實(shí)現(xiàn)各CPU對(duì)共享存儲(chǔ)器的訪問，后者實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)間的消息傳遞。此外，在為CAN總線

4、上的消息分配標(biāo)識(shí)符時(shí)，采用了一種基于指數(shù)的改進(jìn)MTS算法，以提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。 最后，針對(duì)嵌入式多處理器應(yīng)用的特殊需求，將設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)與通用的桌面Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行比較。最終的數(shù)字結(jié)果表明該系統(tǒng)相對(duì)于桌面Linux系統(tǒng)在可裁剪性、可配置性及實(shí)時(shí)性等方面都有了很大提高，更適合于嵌入式分布式系統(tǒng)的實(shí)際要求。 總之，本文所設(shè)計(jì)的面向多處理器結(jié)構(gòu)的嵌入式Linux系統(tǒng)充分考慮了多處理器系統(tǒng)的特點(diǎn)，從整體上達(dá)到了對(duì)系