基于μClinux操作系统的实时性的研究

论文摘要

随着计算机硬件造价降低和软件水平的迅速提高,嵌入式系统成为计算机领域中发展前景最为乐观的一股力量,在生产和生活当中拥有广阔的应用领域。Linux在嵌入式领域中占有举足轻重的地位。针对微控制领域而设计的操作系统μClinux被广泛的应用于微控系统中。本文首先对嵌入式操作系统的实时性能进行分析,然后对μClinux操作系统总体进行介绍,分析其实时性以及影响实时性的主要因素。详细论述μClinux操作系统的进程调度的方式、策略、时机、算法等。分析Monta Vista Linux内核在实时性方面所做的工作,特别是在进程调度方面所采用的技术进行重点研究。借鉴Monta Vista Linux内核在进程调度中所采用的O(1)调度器,对μClinux在进程调度方面进行改进,设计O(1)调度器,使调度算法复杂度由O(n)变为O(1)。最后在PC机上通过skyeye在以S3C4510B为处理器的ARM7TDMI平台上进行系统模拟仿真,利用系统性能测试软件Lmbench对系统改造前后的实时性能进行测试,验证改进前后内核在进程上下文切换延迟上所耗时间的不同。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 目前发展情况
• 1.3 本文的主要工作
• 2 嵌入式操作系统实时性分析
• 2.1 嵌入式操作系统
• 2.1.1 嵌入式操作系统的概念
• 2.1.2 嵌入式操作系统的特点
• 2.2 实时性能分析
• 2.2.1 实时系统的主要性能
• 2.2.2 实时系统衡量标准
• 3 μClinux 操作系统整体介绍
• 3.1 μClinux 系统结构
• 3.2 μClinux 内存管理
• 3.3 μClinux 多进程管理
• 3.4 μClinux 针对实时性的解决方案
• 4 μClinux 进程调度的研究与改进
• 4.1 μClinux 进程分析
• 4.1.1 进程定义
• 4.1.2 进程描述符及任务结构
• 4.2 μClinux 进程调度分析
• 4.2.1 调度方式
• 4.2.2 调度策略
• 4.2.3 调度的基本原则
• 4.2.4 调度时机
• 4.2.5 调度算法
• 4.2.6 调度算法的局限性
• 4.3 调度器
• 4.3.1 早期调度器
• 4.3.2 Monta Vista Linux O（1）调度器
• 4.4 μClinuxO（1）调度器的实现
• 4.4.1 定义可执行队列
• 4.4.2 定义优先级数组
• 4.4.3 重新计算时间片
• 4.4.4 重新计算优先级
• 4.4.5 schedule（）设计
• 4.4.6 优缺点分析
• 5 μClinux 实时内核移植及性能测试
• 5.1 建立交叉编译环境
• 5.2 编译、移植μClinux 内核
• 5.2.1 开源软件 SkyEye
• 5.2.2 SkyEye 的安装
• 5.2.3 编译μClinux 内核
• 5.3 实时性能测试
• 5.3.1 测试工具
• 5.3.2 测试结果
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文的主要工作
• 6.2 进一步的工作
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢