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基于Asix OS的文件系统设计与优化

蒋忠平  
【摘要】: 嵌入式实时操作系统需要处理大量的实时信息和历史数据。存储这些信息,有两个基本要求:首先,需要大容量的存储介质并对介质上信息进行管理;其次,允许多个任务并发共享这些信息。文件系统可以满足这两个要求。文件系统将数据以文件的形式存放在大容量的外部存储介质上,让用户任务可以随时读取信息或写入新的信息。 文件系统是操作系统的一个组成部分,它包含对文件进行管理的那部分软件以及被管理的文件。文件系统主要为使用文件的用户和应用程序服务,它可以满足数据管理的要求和用户的需求,最大限度地保证文件中的数据有效,减少数据被破坏的可能性,为各种类型的的存储设备提供标准的输入输出接口例程集。嵌入式文件系统还需要满足系统实时性的要求,并保持与桌面计算机的兼容。 本论文研究目的就是在以ARM7TDMI处理器为核心的Garfield系列处理器上实现文件系统管理,为MP3实时解码和数据库等应用服务。本论文首先介绍文件系统实现所依赖的软件平台嵌入式实时操作系统Asix OS以及验证平台Garfield系列处理器的功能,然后详细阐述了文件系统的具体实现,包括文件系统的存储设备管理模块的设计、文件管理模块的设计、文件系统应用接口模块的设计、文件系统的容错机制以及文件系统的保护机制。接着完成文件系统所依赖的块设备驱动程序的接口设计,以Garfield系统中MMC卡、Nand Flash及U盘为例,介绍驱动程序的具体设计,并验证Asix OS文件系统与桌面计算机FAT文件系统的兼容性。最后对文件系统性能采用输入输出缓冲进行了优化,优化后文件系统性能得到了提高,文件系统从Garfield系统中MMC卡上读文件的速度提高了10.6%,写提高16.2%;从Nand Flash的读速度提高了9.2%,写速度提高38.1%。 论文所设计的Asix OS文件系统已在Garfield系统上的稳定运行,通过了各个功能测试,包括创建目录、删除目录,文件打开、读写、删除以及搜索等。


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