嵌入式安全操作系统及其存储管理的设计与开发

江苏大学硕士学位论文嵌入式安全操作系统及其存储管理的设计与开发姓名：蔡贵贤申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：赵跃华20060501嵌入式安全操作系统及其存储管理的设计与开发作者：蔡贵贤学位授予单位：江苏大学相似文献(10条)1.学位论文姚新勇基于反射机制的构件化嵌入式操作系统2007近年来，随着构件化嵌入式操作系统的迅速发展，构件的灵活性、构件运行的性能、构件对资源的利用率等方面的问题变得越来越突出。对此我们在构件化嵌入式操作系统Pcanel的微内核中加入活动管理器，空间管理器及维护与构件运行相关的管理信息以支持反射式调度和反射式空间管理。反射式调度使嵌入式操作系统的性能得到较大提升，反射式空间管理使嵌入式操作系统对有限存储资源的利用率得到显著提高，而且反射机制使得构件的动态配置成为可能。此外，由于只是在线程调度和存储管理两个方面支持反射机制，构件化嵌入式操作系统的设计变得相对简单，进一步提高了构件化嵌入式操作系统的性能。本文针对反射机制在构件化嵌入式操作系统中的应用展开深入研究，提出了将反射机制应用到Pcanel的构件模型SmartCM中的方法，并设计实现了这一模型体系，使SmartCM支持反射式调度和反射式空间管理。主要贡献和创新点表现为如下工作：1)根据元模型体系，在Pcanel的构件模型SmartCM及其微内核C-Kernel中设计并实现了反射机制的架构。通过在C-Kernel中加入活动管理器和空间管理器以及与线程活动相关的管理信息来支持反射机制在Pcanel操作系统中的应用。2)完成了与反射式调度相关的设计与实现。在线程的组织结构中加入了对反射机制的支持。特权线程的应用使得构件能与微内核进行交互，是反射机制实现的基础。线程间通信的设计则关系到反射式调度的效率，而且反射式调度的最终实现还是要依靠线程间的通信实现。3)完成了与反射式空间管理相关的设计与实现。Pcanel的存储管理使用了共享地址空间以及相应的保护机制，提高了空间利用的灵活性。而反射式空间管理器进一步增强了空间利用的灵活性，使得有限资源的利用率大大提高，使Peanel更加适合在嵌入式系统中应用。2.学位论文王庆民基于ARM的SDSM操作系统存储管理技术研究2007SDSM操作系统(SingleDataStorageModelOperatingSystem-单一数据存储模型操作系统)结合了传统操作系统、单地址空间操作系统以及永久性操作系统的数据存储模型的特点，取长补短，发展成一种新型的操作系统，它提出了一种新型的数据存储模型(即仅仅构造一个数据存储模型一文件)，在内核的构建及文件系统数据的存储、寻址等方面不同于其他操作系统。而且，目前基于ARM微核的嵌入式处理器已经成为开发嵌入式产品市场的主流。随着ARM技术的广泛应用，建立面向ARM架构的嵌入式操作系统也就成为当前研究的热点问题。现在已经涌现出了较多的嵌入式操作系统，例如Tor2nado的VxWork、微软的WindowsCE、ARMLinux和开放源代码的uC/OS等。本文主要是在分析了ARM微处理器体系结构的特点基础上建立开发环境，然后在已提出的SDSM操作系统内核基础上，分析SDSM操作系统的内核体系结构的特点以及给出了在ARM平台上对SDSM操作系统内核建立BootLoader技术方案，并且进一步分析研究SDSM操作系统中内存管理的功能、存储管理中定义的数据结构、页框状态的变迁以及存储管理的功能实现等技术。在ARM的平台上，根据ARM微处理器体系结构的特点分析研究ARM微处理器的存储管理技术，并且根据其特点进一步研究ARM对SDSM操作系统中的存储管理技术的支持，主要包括：在ARM平台上如何对SDSM操作系统进行虚地址转换以及进程上下文切换等技术，对SDSM操作系统的进一步研究工作在论文结论中也给出了展望。3.期刊论文李江.常葆林.LiJiang.ChangBaolin嵌入式操作系统设计中的若干问题-计算机工程2000,26(6)该文从任务调度、存储管理、中断和操作系统与用户的接口等4个部分出发,讨论了嵌入式操作系统与一般的操作系统的相同与不同之处,这4个部分是组成一个操作系统最重要的组成部分.从而得出要设计、选择一个好的嵌入式操作系统,必须从被嵌入系统的需求出发,根据实际的应用来设计、选择嵌入式操作系统.4.学位论文陈瑜基于车载智能终端的WindowsCE底层系统的研究与开发2007随着计算机技术、通信技术和微电子技术的不断进步，嵌入式技术取得了迅猛的发展。从PDA(个人数字助理)、智能手机(SmartPhone)这样的小型数字产品，到智能家电、工控设备，嵌入式技术迅速渗透到各行各业。而车载智能终端系统是嵌入式的一个极好的应用。国外已经出现了比较成熟的车载系统产品，但是其产品功能单一，很难满足用户全面的操作需求；而国内在这方面的研究还处在起步阶段。本项目就是在这一开发背景下开始的，目标是开发出功能全面、系统稳定、具有人性化界面的车载智能终端系统产品。在嵌入式系统中，嵌入式微处理器的应用日益广泛。其中，Intel的Xscale系列微处理器以其高速、低功耗、外设接口丰富等特点而得到广泛的应用。在系统软件方面，微软的WindowsCE嵌入式操作系统也因为其对多平台的支持、系统可定制的能力以及应用开发的便利等特点占据越来越多的市场份额。而本项目就是以这一高性能处理器为硬件平台，嵌入式操作系统采用WindowsCE系统。本文从项目的功能需求分析开始，提出系统的总体设计方案，包括硬件方案和软件方案。进而讨论了对硬件及软件的选型分析，简要介绍了IntelXscalePXA270微处理器，并探讨了windowsCE实时操作系统的模块结构、设备驱动程序模型、中断处理等，还阐述了WindowsCE操作系统进行平台定制的要点。本文重点分析了对于嵌入式系统性能至关重要的存储管理和电源管理两个模块以及结合这两个模块利用CETK(windowsCETestKit)进行驱动测试的过程和实例。对于存储管理提出解决大容量、频繁访问内存单元的优化解决方案并根据设计和开发顺序详细说明了开发的步骤和要点。对于电源管理模块，借鉴微软windowsMobile系统电源管理的优点，开发了适合车载智能终端系统的高效电源管理驱动程序。并且结合本项目开发的存储驱动程序实例，阐述了利用CETK进行驱动测试的过程。最后给出了本文的结论并对系统的进一步优化和以后的发展方向提出了展望。5.学位论文张宗杰嵌入文件系统的汽车行驶记录仪监控软件的研究2004汽车行驶记录仪(以下简称记录仪)已成为提高交通安全管理技术水平,遏制交通事故上升的有效手段.最先进的3G型记录仪集成了多种先进的信息技术,包括电子传感、嵌入式系统开发、全球定位信息技术(GPS)、移动数据存储技术以及无线通信技术等,全面收集、存储车辆行驶过程中速度、制动操作等关键状态数据,为驾驶员驾驶行为的监督,预防交通事故的发生,意外事故的调查分析等提供了详实科学的数据依据.国内外实践证明,记录仪的使用令交通事故的发生率下降了50﹪左右,产生了良好的经济和社会效益.目前国家交通管理部门、地方政府已经制订相应的政策,强制营运车辆安装合格的记录仪.应用记录仪进行交通安全管理是大势所趋.国产记录仪技术是在自发性研究的基础上发展而来的,技术相对落后,功能单一,以数据存储功能为主;缺乏有效数据管理机制,而数据安全性和抗意外的健壮性等不足,与国外3G型记录仪技术存明显的技术差距.随着国外产品对中国国家标准的适应,国产记录仪将面临很大的技术竞争压力.该论文以当今先进的3G型记录仪为目标,剖析其技术核心——嵌入文件系统的记录仪监控系统,为开发国产3G型记录仪打下技术基础.该文主要介绍了以下工作成果:实现μC/OS实时操作系统的移植.根据ARM体系结构特点,我们对μC/OS实时操作系统内核中与处理器相关的代码进行修改,令μC/OS得以在ARM内核的处理器运行,成为记录仪监控系统任务调度和控制的基础.详见第三章.在数据管理机制方面,我们设计了主次缓存的管理机制,用于协调易失性缓存与非易失性缓存之间的管理,有效地解决实时车辆状态数据的完整性问题;扇区组综合映射算法,克服传统嵌入式存储管理在实时管理方面存在的不足,提高存储管理的性能;浮动存储机制则有效地屏蔽了底层物理存储管理,并均衡了物理存储区的使用,延长存储器使用寿命,提高数据存储的可靠性;结合使用FAT技术与日志技术,实现数据的文件化管理,提高数据管理效率,并确保意外断电后数据操作的可靠恢复,提高系统的健壮性;详见第四章.在GPRS无线通信方面,通过自适应算法大大改善了无线通信通信过程中存在的数据丢失问题,提高数据通信的可靠性,令控制中心对记录仪的实时监控得以实现.详见第五章.通过对该课题的研究,开发了一个具备文件系统数据管理能力和无线通信能力的记录仪监控系统,为国产3G型记录仪的研发工作做出了一点贡献.6.学位论文张荣亮Linux操作系统内核分析与研究2007操作系统是计算机的重要组成部分，操作系统的优劣直接关系到计算机的整体性能。而且它是国产基础应用软件开发和国家、集体、个人信息安全的基石。由于Linux操作系统自由、公开、免费的特性，提供给人们一个研究国外优秀操作系统的设计思想和实现方法的机会，对于发展国产操作系统有着很重要的意义。本文分析了研究构成Linux2.4操作系统内核的四个基本功能：进程管理与调度机制、存储管理机制、文件系统管理机制。主要内容如下：1、进程管理与调度机制描述数据结构进程控制块及Linux操作系统如何创建、执行、调度管理和撤销系统中的进程。2、存储管理机制描述物理内存管理器、内核缓冲区管理器、进程虚拟内存管理器的工作原理。3、文件管理机制描述Linux系统如何通过虚拟文件系统fVFS)支持多种不同的物理文件系统，剖析了Linux文件系统中一个物理文件系统的注册与注销、安装和卸载过程。通过分析Linux2.4操作系统内核，掌握了操作系统的设计思想和实现方法，为以后进一步定制特定的嵌入式操作系统打下了坚实的基础；今后的工作应在操作系统内核改进上进行定性分析和理论创新。7.学位论文肖艳光E1ROUTER软件体系结构研究2002该文对利用嵌入式操作系统pSOSystem和摩托罗拉68K系列CPU硬件平台开发的E1ROUTER进行了体系结构的研究.解释了E1ROUTER产品的开发背景及原理与应用.其中涉及E1ROUTER的基于时隙提取的性能特点,简要的介绍了其具体使用方法和应用场合.简介了摩托罗拉68K系列CPU的结构及突出功能.重点论述了E1ROUTER的系统结构,分别从系统的角度和网络的角度来分析其体系结构及各接口特点与框架体系结构,其间主要涉及到所应用的三种接口:DISI,NI和DLPI.然后重点对E1ROUTER的任务管理,中断管理,存储管理等实现进行了描述.随后鉴于产品的功能扩充及应用拓广的目的,简述了E1ROUTER广域网的CiscoHDLC互联方法及实现,以达到将E1ROUTER应用于广域网.最后叙述了所提供的调试接口pROBE+,及针对软件性能进行评估和改善的软件测试标准进行探讨,并且给出部分测试结果及改进意见.8.期刊论文李江.常葆林嵌入式操作系统设计中的若干问题-微型机与应用2000,19(8)从构成一个操作系统的几个主要组成部分,讨论了嵌入式操作系统与一般操作系统的相同与不同之处.9.学位论文徐振亚嵌入式实时操作系统核心的研究与实现1997该文首先分析了嵌入式应用系统的主要特征和需求,提出嵌入式实时操作系统必须保持灵活性以适应千差万别的环境,同时具备可预测性以保证满足时间约束.然后,根据操作系统的分层模型和设计原则,确定了嵌入式实时操作系统核心的总体结构.在此基础上,分析了影响实时性能的各种因素,并按照内核、线程、存储管理、I/0子系统的顺序,分别讨论了各部分的设计原理和实现方案.系统实现所采用的主要技术包括基于对象的资源管理、硬件抽象层、分类临界区、集成同步和时间约束的资源分配方法、优先级继承协议和I/