支持多核处理器的星载分区操作系统设计

发布时间：2021-12-17 04:00

　　针对星载处理器由单核向多核发展的趋势和当前没有针对航天应用的星载多核操作系统、卫星无法发挥多核处理器性能优势的问题,文章研究了适用于航天任务的星载多核分区操作系统。设计了一种支持多核处理器的星载操作系统结构,采用多核处理器动态调度和静态调度相结合的方法,实现了星载多核处理器高效实时调度与确定性调度。通过分区管理设计,实现分区间隔离与保护,避免软件问题扩散影响其他功能。该系统还具有支持星载应用（APP）动态加载、通过软件构件技术实现星载应用快速组装与集成的特点,可为航天任务应用多核处理器提供安全可靠的软件运行平台,满足未来航天新型任务和多核处理器的需求。 

【文章来源】：航天器工程. 2020,29(01)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

APP动态加载过程

星载多核处理器采用S698PM处理器,该处理器是一款抗辐照型高性能、高可靠、高集成度、低功耗的多核并行处理器SoC芯片。S698PM采用LEON4内核,遵循SPARC V8标准。S698PM芯片内部集成4个相同的高性能处理器核心,每个处理器核心均由32位RISC整型处理单元(IU)、双精度浮点处理单元(FPU)、高速一级缓存(L1 Cache)和存储器管理单元(MMU)等组成。该星载多核计算机系统采用S698PM芯片作为主处理器,外围配以静态随机存取存储器(SRAM)、第二代双倍速率同步动态随机存储器(DDR2)实现程序运行所需的存储空间。设计了以太网口、串口(UART)、1553B总线实现与其他设备的通信功能。并采用现场可编程门阵列(FPGA)实现(TM)、遥控(TC)等各种外设与接口功能。星载多核计算机系统设计如图1所示。2.2 多核分区操作系统体系结构设计

(3)应用与分区层,包括星载软件系统中的主要功能应用。在操作系统核心层以及中间件与服务层的支撑下,该层的大部分功能都可由底层的通用业务构件组合实现,形成可独立加载和运行的应用软件APP。每个软件拥有独立的分区,分区间实现隔离和保护。除实现已确定的卫星任务外,还具备APP软件动态加载的能力,支持星载应用软件上注与卫星功能扩展。3 多核分区操作系统的关键技术与实现

【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星高功能密度综合电子系统设计[J]. 詹盼盼,曹雅婷,张翠涛,蔺祥宇,顾明.  中国空间科学技术. 2020(01)
[2]适用于机载飞控系统的操作系统选型研究[J]. 张鑫,何嘉航.  航空计算技术. 2017(04)
[3]VxWorks 653分区进程间大数据共享方法研究[J]. 徐克,熊智勇,李奎.  测控技术. 2016(11)
[4]一种面向航天的可靠实时操作系统设计[J]. 詹盼盼,郭坚,何熊文,张红军.  空间控制技术与应用. 2016(05)
[5]基于多分区操作系统的多核确定性调度方法设计[J]. 刘鸽,叶宏,李运喜,胡宁,何翔.  航空计算技术. 2016(01)
[6]基于微内核的星载实时操作系统设计与实现[J]. 徐建,杨桦.  空间控制技术与应用. 2011(02)



本文编号：3539367