论文摘要
这些年来,计算机的核心部件CPU正在不断突破物理限制,其核心结构的不断创新使计算机的处理速度不断达到新的高度。如今在行业引领者英特尔公司的带领下,CPU正式进入了多核时代。这样一个新的CPU核心结构还需要计算机固件和新的软件技术支持才能完全发挥出它的能力,而现有的操作系统技术和软件正成为了双核和多核技术应用的一个重要瓶颈。另一方面,面对当今日益剧增的计算机硬件性能,用户也有了新的需求,如更短的响应时间,多操作系统的融合应用。出于提高多核时代计算机的资源利用率和满足新的用户需求,软件研究者们也正在设计或已经设计出了新的操作系统架构和性能更高的虚拟机等。正是在这样的背景下,为提高系统资源利用率和性能,本文设计了一种基于EFI和多核的双系统架构。本文以系统设计过程的思路为主线对该系统的实现进行了描述。本文主要路线是需求分析,系统实现可行性分析,概要设计,详细设计和验证。考虑到时间和篇幅的限制,本文重点讲述如何在EFI-BIOS基础上,通过建立双系统的方式提高资源利用率和系统性能。在本文的解决方案中设计了一个特殊的操作系统加载器和双系统的通信机制,该方案通过一个特殊的操作系统加载器,在双核处理器平台上建立起两个并行运行的操作系统平台。这两个系统分别运行在一个处理器核上,系统之间实现了逻辑隔离,可以相互独立运行。这其中涉及到系统资源划分,处理器中断,操作系统启动等许多技术。除此之外启动的双系统还可以通过本方案设计的共享内存进行通信,在本文中也给出了如何利用共享内存实现设备虚拟化的概要设计。正是由于该双系统架构的这种可扩展性,用户可以利用该架构实现双系统共享设备或双系统的协同运行。许多用户出于成本考虑,通过虚拟机在一台服务器上虚拟出多个服务器,而虚拟机由于需要进行虚拟操作,所以性能损失不小,而本文描述的系统架构在某些应用方面可以作为虚拟机的有效替代。本文通过将该系统与相同内核版本的操作系统以及虚拟机进行测试对比,证明了该系统为多核平台下提高系统资源利用率和性能方面做出的贡献。