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嵌入式操作系统通信和同步机制的研究

谭琦  
【摘要】:我国航天远景规划提出要开发星载实时综合数据处理系统,研发此系统的关键技术之一是开发优秀的、通用的嵌入式实时操作系统。同时,高性能的嵌入式实时操作系统也是我国信息产业发展的一个重要方向,它的核心——实时内核,应该具有高效可靠的内核通信同步功能。  本文在充分论证的基础上,首先分析了通信和同步机制的需求,讨论了EOS的体系结构和设计思想,剖析了通信同步机制的基础——任务机制,对任务API 、任务的状态和转换、任务的调度进行了详细表述。  在需求分析和基础分析之后,本文阐述了通信和同步机制的设计。说明了设计的关键概念,分别描述了EOS 通信同步机制的消息、信号量、事件及信号的数据结构和主要运行机制,以及EOS 解决优先级反转问题的策略。  然后从指令的角度,阐述了通信和同步机制的实现。给出了消息机制的定义、消息通信模型和信号量机制的定义。并且分别以MESSAGE_QUEUE_CREATE、SEMAPHORE_OBTAIN、EVENT_SEND、EVENT_RECEIVE、SIGNAL_CATCH 和SIGNAL_SEND为例,描述了消息、信号量、事件和信号实现通信同步的指令结构和功能。  最后以消息和信号量机制为例,进行了测试。结果表明,机制运行正确可靠。EOS 与主流的商业实时操作系统的内核通信同步机制相比,具有一些优点,例如:提供双向同步的消息队列机制,采用优先级继承和优先级置顶的两种策略解决优先级反转的问题等。  本文的研究具有良好的实际应用价值,有力地支持了高性能的嵌入式实时操作系统的研发。 


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