嵌入式Linux的构建和实时性问题研究

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嵌入式系统是软件和硬件的紧密结合,应用于专业领域的计算机系统。嵌入式系统研究中的一个热点和难点问题是嵌入式操作系统。研究通用操作系统的实现,对其改造或扩展以增强其微型化、构件化和实时性等功能,是嵌入式操作系统的一个研究方向。文章以智能摊铺机控制系统为应用背景,选择Linux操作系统作为研究的蓝本,以期研究出一个能够满足应用需求的、嵌入化的Linux操作系统,达到微型化、构件化和实时性等要求。 本文首先分析了Linux主要功能模块的源代码,研究了Linux体系结构组成,三大功能模块的实现机制及主要数据结构和其相互之间关系。在研究Linux的微型化和构件化方面,本文在分析Linux源代码的基础上,结合操作系统理论的发展,提出了采用微内核结构来改造Linux各功能模块的思想并给出了实现的方法和策略。 文章的重点研究内容是嵌入式Linux的实时性问题。在研究该问题时,本文首先从实时性的角度分析了通用Linux的中断机制及进程调度策略,指出了导致Linux实时性不强的关键问题。然后采用了一种不同于传统思路的改造方法——运用实时系统理论设计调度策略原型,通过开放式系统结构技术移植该调度策略以提高嵌入式Linux的实时性。在对该方法的实际运用中,文章首先借用实时系统理论建立了智能摊铺机控制系统任务模型,然后针对该模型设计了RM算法和Deferrable Server算法相结合的两层调度策略机制,最后针对摊铺机实时任务对该算法的调度可行性及性能做了定性和定量的分析。 在论文的最后一部分,文章采用了一种具体的开放式系统结构平台——结构化的外挂式调度器系统框架(HLS),对设计的两层调度算法机制做了具体的程序设计和实现。
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