嵌入式Linux在多核多线程平台上的移植研究与实现

发布时间：2021-04-30 09:25

　　随着网络技术的不断发展,新的网络业务不断涌现,多元化的服务与高带宽的传输已成为网络应用的主流。在这样的背景下,网络设备中传统的处理器越来越力不从心,难以满足用户需求。多核多线程处理器的出现为解决这一难题提供了方案,但它所带来的硬件体系结构的变化对软件来说是不透明的,因此以往的软件必须加以改进、扩展才能支持这种处理器。在网络设备的软件系统中,嵌入式操作系统是最重要的一个组成部分,它不仅管理着所有的软硬件资源,还为上层服务的实现提供支持。因此在构建基于多核多线程处理器的网络设备的软件系统时,首要的任务是实现一个支持多核多线程处理器的嵌入式操作系统。本文以网络设备的软件系统开发为背景,深入研究了嵌入式操作系统对多核多线程处理器的支持手段。文章首先结合多核多线程处理器XLR732的硬件特点,分析了多核多线程体系结构对操作系统的影响,讨论了嵌入式操作系统在多核设备上的工作模式。然后通过对Linux内核的扩展与改造,实现了其对XLR732处理器的支持。支持多核多线程处理器的嵌入式操作系统实现的关键技术包括:多核多线程处理器的启动、任务间的同步手段、中断与异常处理机制、任务调度策略以及核间通信手段等... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题背景和研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要工作
    1.4 本文组织结构
2 多核多线程处理器概述
    2.1 多核多线程处理器的发展
    2.2 多核多线程处理器的关键技术
    2.3 多核多线程处理器的优势
    2.4 基于MIPS 核的XLR732 处理器
        2.4.1 MIPS 体系结构
        2.4.2 XLR732 对MIPS 的扩展
    2.5 本章小结
3 嵌入式操作系统的多核多线程架构分析
    3.1 硬件多线程对操作系统内核的影响
        3.1.1 软件线程到硬件线程的映射
        3.1.2 硬件线程的调度策略
        3.1.3 线程优先级问题
        3.1.4 中断响应的问题
    3.2 数据一致性问题
    3.3 多核平台上操作系统的工作模式
    3.4 嵌入式操作系统在网络设备软件平台中的位置
    3.5 内核的设计目标
    3.6 本章小结
4 Linux 在 XLR732 平台上的移植实现
    4.1 多核引导过程
        4.1.1 Linux 对多核系统的引导分析
        4.1.2 XLR732 的启动实现
    4.2 同步机制
        4.2.1 同步问题的解决思路
        4.2.2 同步机制在内核中的实现
    4.3 中断与异常处理
        4.3.1 处理器对中断与异常的支持手段
        4.3.2 内核对中断与异常的实现
        4.3.3 中断的处理过程
        4.3.4 NMI 的处理
    4.4 任务调度策略
        4.4.1 任务调度的前提
        4.4.2 任务调度的数据结构
        4.4.3 调度策略的实现
    4.5 核间通信方案
        4.5.1 核间中断与共享存储方案
        4.5.2 基于快速消息网络FMN 的方案
        4.5.3 基于软件消息队列的方案
        4.5.4 为不同的通信内容选择合适的通信方案
    4.6 本章小结
5 系统的加载与启动
    5.1 内核镜像文件的加载
    5.2 系统的启动展示
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3169265