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随着我国航天技术的发展,航天系统功能越来越复杂,对计算机软硬件的要求也越来越高。传统软件系统已无法满足航天系统对于软件的实时性、可靠性和安全性的需求。为此,有必要在软件系统中引入嵌入式操作系统。嵌入式操作系统可以有效地管理硬件资源,并为上层的软件系统提供资源调用接口,从而较好地满足了航天系统对于计算机系统的性能需求。
由于嵌入式操作系统种类和功能复杂多样,每种嵌入式操作系统在各方面的性能也各不相同,这就需要根据实际的应用需求对嵌入式操作系统进行选型。目前在航天应用的操作系统选型过程中,尚存在一些问题:首先,在选型时往往是基于工程师的经验,较少采用客观的评价方式;其次,还没有比较成熟的嵌入式操作系统的评价标准;最后,现有嵌入式操作系统的实时性评价方法尚不够全面。
为此,本文对嵌入式操作系统实时性评价方法进行了研究。本文的研究工作主要包括以下三个方面。首先,本文对面向航天应用的嵌入式操作系统进行了性能需求分析,在此基础上比较了目前主流的嵌入式操作系统的相关特征属性,从中选择了四种具有代表性的嵌入式操作系统进行实时性评价。其次,为了全面的评价嵌入式操作系统的实时性,本文从嵌入式操作系统内核四个方面出发,提出了一种基于多分类模型的实时性指标体系。最后,本文对每个评价指标给出了基准测试方法,然后在基于SPARC架构的S698-MIL嵌入式平台上对四种操作系统进行了指标测试,对测试结果进行了实时性评价,并对各系统内核四个方面的实时性进行了评价。评价结果表明,这个评价体系能对嵌入式操作系统的实时性做出较为全面的评价,并为航天应用的嵌入式操作系统选型提供可靠的实时性参考。