輕量級操作系統(tǒng)內(nèi)核研究.pdf

1、近年來，我國各行各業(yè)都在向著技術(shù)方向發(fā)展，國家也越來越重視基礎(chǔ)性研究。尤其是在計算機領(lǐng)域，龍芯CPU的誕生，標志著我國在計算機硬件方面有了突破性的發(fā)展，然而作為系統(tǒng)軟件的操作系統(tǒng)，在我國發(fā)展還是十分的落后。
　　 隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的飛速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，操作系統(tǒng)扮演了越來越重要的角色。尤其是內(nèi)核機制的使用，將系統(tǒng)的最基本的核心功能作為其內(nèi)核，這樣安全性和可靠性在一定程度得到提高。因此，對內(nèi)核機制的研究，對提高系統(tǒng)性能

2、、保證系統(tǒng)的可靠性、加強系統(tǒng)的安全性都具有十分的意義。但操作系統(tǒng)內(nèi)核一般只用在高檔的CPU上。通過編寫一個適合廉價小內(nèi)存CPU上的操作系統(tǒng)來研究輕量級操作系統(tǒng)的內(nèi)核機制。
　　 本課題設(shè)計并實現(xiàn)了一個運行在Bochs虛擬機上的單內(nèi)核結(jié)構(gòu)的輕量級操作系統(tǒng)，詳細描述了該系統(tǒng)中的進程設(shè)計、進程調(diào)度以及中斷和異常處理接口。通過本系統(tǒng)的實現(xiàn)從微觀上觀察輕量級操作系統(tǒng)的行為特征，從而學(xué)習(xí)和研究內(nèi)核機制。
　　 本文首先對內(nèi)核機制的研

3、究背景、研究現(xiàn)狀進行了闡述和分析，同時探討了開發(fā)操作系統(tǒng)內(nèi)核平臺的搭建和開發(fā)工具的選擇，然后深入分析了IA32體系結(jié)構(gòu)。IA32體系結(jié)構(gòu)是當今流行的硬件平臺，并且由于該內(nèi)核機制是運行在IA32體系結(jié)構(gòu)平臺上，所以在文章中對其進行了細致的解讀。接著分析了當今存在的三種內(nèi)核機制，通過對三種內(nèi)核的分析來選擇適合該輕量級操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，同時對該輕量級操作系統(tǒng)內(nèi)核進行了詳細的分析。最后在該內(nèi)核結(jié)構(gòu)上設(shè)計并實現(xiàn)了一個簡單操作系統(tǒng)內(nèi)核的最基本的功

4、能：進程切換，進程調(diào)度及進程中斷與異常接口。由于該內(nèi)核機制只具備操作系統(tǒng)最基本的功能而且這些功能用很少的代碼實現(xiàn)同時又適合小內(nèi)存的CPU故稱之為輕量級操作系統(tǒng)。該輕量級操作系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試，運行情況良好。
　　 該輕量級系統(tǒng)是一個基于IA32架構(gòu)的操作系統(tǒng)內(nèi)核，實現(xiàn)了保護模式下多進程運行，可以向其他平臺擴展。整個內(nèi)核體積低于10KB，多個進程是基于進程優(yōu)先級調(diào)度。同時引入了Minix系統(tǒng)的中斷和異常處理能力，這在小體積多進程內(nèi)核中是很