基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的實(shí)時性研究.pdf

1、實(shí)時操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的靈魂,它已經(jīng)廣泛應(yīng)用在通信、工業(yè)控制、軍事國防等對實(shí)時性要求比較高的嵌入式領(lǐng)域。通用操作系統(tǒng)僅注重系統(tǒng)的平均性能。對于整個系統(tǒng)來說,所有任務(wù)的平均響應(yīng)時間是關(guān)鍵。與通用操作系統(tǒng)相比,實(shí)時操作系統(tǒng)的正確性不僅取決于計算的邏輯結(jié)果,而且還取決于計算結(jié)果產(chǎn)生的時間。作為開源的軟件之一,Linux操作系統(tǒng)以其源代碼公開、完全免費(fèi)、兼容Unix、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)、內(nèi)核可裁剪、支持多種體系結(jié)構(gòu)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)正順?biāo)俚剡M(jìn)入嵌入式實(shí)

2、時系統(tǒng)領(lǐng)域。雖然Linux2.6提供了一些對實(shí)時處理的支持,如O(1)調(diào)度器、可搶占式內(nèi)核等,但是它畢竟是一個分時操作系統(tǒng),還是不能滿足大多數(shù)嵌入式實(shí)時系統(tǒng)的要求。因此,為了讓Linux操作系統(tǒng)滿足嵌入式系統(tǒng)對實(shí)時性的要求,必須對Linux2.6內(nèi)核進(jìn)行實(shí)時優(yōu)化。
　　以Linux2.6內(nèi)核為研究的基礎(chǔ),本文對Linux2.6內(nèi)核的時鐘機(jī)制、進(jìn)程調(diào)度機(jī)制、內(nèi)核同步機(jī)制等進(jìn)行了深入的分析。為了提高系統(tǒng)的實(shí)時性,本文提出了兩種改進(jìn)方案

3、。針對Linux2.6內(nèi)核的時鐘粒度過粗的問題,提出一種基于APIC時鐘的Linux實(shí)時化改進(jìn)方案,通過對APIC時鐘進(jìn)行較少的改動,使得系統(tǒng)達(dá)到了微秒級的時鐘精度。針對Linux2.6內(nèi)核中存在大量的自旋鎖保護(hù)的臨界區(qū)不能被搶占的問題,提出一種在內(nèi)核中用互斥鎖替換自旋鎖的方案,使得實(shí)時任務(wù)可以得到及時的響應(yīng),提高了系統(tǒng)的實(shí)時性。
　　最后,通過測試,經(jīng)過兩種改進(jìn)方案后的Linux2.6內(nèi)核在實(shí)時性方面有了較大的提高,更能滿足嵌入