一种低能耗传感器网络操作系统μKernel的设计与实现

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普适计算(Ubiquitous Computing)创造了计算机计算的特殊阶段。这个阶段之所以特殊,是因为在信息空间与物理空间的融合中计算机自身在消亡,取而代之的是无线传感器网络。为了整合无线传感器网络上的资源,为了多任务协调工作,为了提高无线传感器网络各模块的鲁棒性,就需要有无线传感器网络操作系统的支持。  根据非合作博弈论的观点,在设计和实现的过程中只强调局部的最优化并不一定会带来整个系统的最优化。所以,要从总体出发把无线传感器网络的需求贯穿到整个传感器网络操作系统的设计中去。根据这种思想本文设计并实现了一种低能耗传感器网络操作系统μKernel。其优点在于从系统的整体结构特点出发,分析系统中各部分的需求,创新性的提出了一种低能耗调度机制。该机制根据系统中任务的不同状态,自动的进入相应的节能态,从而达到系统运行与能量消耗的有机结合,以达到降低能耗的目的。并对任务切换中经常使用的位图方法进行了改进,创新性提出了一种快速定位算法,节省了系统的存储空间,使系统任务的切换时间是可确定的,提高了系统的响应速度,对那些实时性较强的任务提供系统上的保障。最后,系统通过信号量机制来解决资源竞争问题,并实现优先级最高限度协议,解决优先级逆转问题。  在开发出一个系统之后,需要对操作系统进行全面的性能测试,以验证操作系统是否可用、是否易用、性能是否优越。因此在本文的最后,完成μKernel系统的测试工作、通过测试数据全面客观的衡量系统。
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