嵌入式多核实时操作系统研究及实现

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随着应用需求的扩展和技术的不断进步,多核已经开始在传统PC,甚至嵌入式系统广泛应用。正因如此,多核环境下的并行应用,实时计算也成为研究的热点,但是这些都需要从操作系统层面上来支持。而当前主流的PC操作系统,只是从功能上支持了多核,尤其是嵌入式操作系统,对多核的支持更少。多核环境下,要发挥多核的潜力,必须从应用到操作系统提供一体化的多核支持。为此,本文在操作系统理论的基础上,研究和阅读了多款嵌入式实时操作系统的源码,总结出了实时操作系统的特点及性能关键点。同时,深入研究了对称多处理器及多核处理器架构,抽象出操作系统在多核支持上的必要模块,再以嵌入式软件开发理论和技术的特点,提出了很多方便用户开发的设计。在这些研究结论的基础上,本文最终实现了一款支持多核的嵌入式实时操作系统aCoral。aCoral由内核,系统库,扩展模块,驱动,硬件抽象层,应用程序六大模块构成,高可配裁剪,高扩展,可适用简单的单片系统,也可适用复杂的多核应用系统。同时,aCoral遵循用户开发习惯的实现细节,极大的简化和方便了用户嵌入式软件开发。aCoral扩展模块丰富,带有文件系统,图形系统,网络系统。目前,在aCoral的基础上,开发了Web服务器,Telnet服务器,T264,网络摄像头,游戏等各种应用。同时,为了提供一体化的多核应用支持,aCoral内核支持多种并行化线程模型,上层提供了并行的JPGE,H.264等常用音视频编解码库。在强实时方面,aCoral支持RM这些弱硬实时调度算法。本文首先描述了aCoral的框架,然后详细描述了aCoral各个模块的设计思想及实现。最后,对aCoral进行了单核和多核的多项测试,测试结果显示,aCoral实现了支持多核强实时的目标。
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