尽管真正意义上的智能卡的历史仅有短短20余年,但其发展速度及其应用范围的扩展速度令人惊叹。智能卡数量最多应用最广泛的就是移动通信领域,随着3G时代的到来,伴随着3G网络的各种增值服务也应运而生。USIM(Universal Subscriber Identity Module)作为网络中的可信平台模块(TPM: Trusted Platform Module),承载了多种增值应用,如时下流行的SIMpass,电子钱包等应用。本文以三星公司的16位RISC内核智能卡芯片作为硬件平台结合结合操作系统理论构建了以消息循环机制为基础的COS(Card Operating System),设计了一种应用灵活、安全性高的UICC(Universal Integrated Circuit Card)平台,以它作为一个通用平台,在上面可以动态的管理各种应用。其次,本文针对工业化生产过程设计了母卡-子卡机制,并引入Hash的概念来协助生产流程中的质量控制。本文的主要工作内容和创新点如下:第一,以基本国际规范作以及芯片手册为输入需求,结合芯片特点完成COS的总体层次架构。参照Linux操作系统的设计架构,将操作系统分为3层,模块间具有很强的独立性。第二,在总体层次架构的基础上进行从底层至上层的详细设计及讨论。特别针对每一层的关键技术进行了详细讨论并阐述了其设计原理。第三,设计了一种安全备份机制,保证了卡片数据在异常掉电情况下的安全,并通过了掉电100,000次的指令级测试。第四,设计了一种树与链表结合的文件系统,实现了存储空间的动态管理,支撑了USIM的多应用特性。第五,针对USIM卡片多应用的特点设计了文件删除和空间回收机制,并引入了共享文件的概念,进一步完善了文件系统,精简了内核。