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SPARC架构下低时延微内核进程间通信设计
1
作者 苏浩然 李文泰 +3 位作者 古金宇 臧斌宇 陈海波 管海兵 《软件学报》 北大核心 2025年第5期2362-2380,共19页
微内核系统将系统服务迁移到用户态运行,因其架构隔离性而具有高可靠性的优势,这一优势与航天领域的需求相契合.SPARC架构的处理器被广泛应用于航天飞船、卫星载荷以及星球车的控制设备上,而该架构的寄存器窗口机制会影响微内核进程间通... 微内核系统将系统服务迁移到用户态运行,因其架构隔离性而具有高可靠性的优势,这一优势与航天领域的需求相契合.SPARC架构的处理器被广泛应用于航天飞船、卫星载荷以及星球车的控制设备上,而该架构的寄存器窗口机制会影响微内核进程间通信(inter-process communication,IPC)的性能,其核间中断(inter-processor interrupt,IPI)也会严重影响跨核IPC的效率.IPC作为微内核系统的关键机制,对微内核上应用程序的整体性能十分重要.基于对SPARC寄存器窗口机制的观察,重新设计实现寄存器组机制,由系统内核对寄存器窗口进行分配和管理,并藉此实现SPARC架构上的BankedIPC.同时,在多核场景下,针对SPARC上IPI性能较差的问题,设计实现FlexIPC以优化跨核IPC的性能.使用这些方法对自研微内核ChCore上已经实现的通用的同步IPC进行优化.测试表明,优化后SPARC上微内核的IPC平均性能提升至原来的2倍,应用性能提升最高可达15%. 展开更多
关键词 进程间通信 微内核 SPARC架构 性能调优
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微内核架构文件系统的形式化设计与验证方法研究 被引量：4
2
作者 钱振江 唐洪英 +2 位作者 李康杰 黄皓 宋方敏 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2013年第10期2261-2266,共6页
文件系统作为数据存储和管理的功能模块,其正确性是操作系统安全性的重要方面.采用形式化方法对微内核架构文件系统进行设计,使用操作系统对象语义模型(OSOSM)框架提出微内核架构文件系统的状态自动机模型,并依此描述系统调用的功能语... 文件系统作为数据存储和管理的功能模块,其正确性是操作系统安全性的重要方面.采用形式化方法对微内核架构文件系统进行设计,使用操作系统对象语义模型(OSOSM)框架提出微内核架构文件系统的状态自动机模型,并依此描述系统调用的功能语义和系统状态转换,分析和归纳文件系统的功能正确性断言.以实现的微内核安全操作系统(Verified Trusted Operating System,VTOS)为例,阐述在Isabelle/HOL定理证明器环境中构建状态自动机模型的方法,并对VTOS文件系统的形式化设计和功能正确性断言进行一致性验证,结果显示,VTOS文件系统的设计和实现符合预期的正确性规格说明. 展开更多
关键词 文件系统 微内核架构 形式化设计 形式化验证 正确性断言 ISABELLE HOL
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小卫星星载软件微内核的设计 被引量：7
3
作者 包海超 杨根庆 李华旺 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第9期81-82,共2页
随着小卫星功能的提升,星上软件需要操作系统的支持。该文分析星载软件所需的实时操作系统,根据星载软件的实际任务要求,提出一个适合于星上嵌入式系统的软件微内核设计架构,具有面向卫星、占固存少、可在轨软件重构、实时性强、可靠性... 随着小卫星功能的提升,星上软件需要操作系统的支持。该文分析星载软件所需的实时操作系统,根据星载软件的实际任务要求,提出一个适合于星上嵌入式系统的软件微内核设计架构,具有面向卫星、占固存少、可在轨软件重构、实时性强、可靠性高等特点。 展开更多
关键词 星载软件 操作系统 微内核 在轨注入
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操作系统微内核技术研究 被引量：13
4
作者 潘清 张晓清 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第8期609-612,共4页
文章介绍了作者在过去５年中在微内核技术上所做的工作．给出了３个算法．①通过将任务调度和线程调度算法相结合的方法，来解决单纯以线程为单位的调度系统的效率和公平性问题；②一个改进的写时拷贝算法，它结合写时拷贝算法和访问时... 文章介绍了作者在过去５年中在微内核技术上所做的工作．给出了３个算法．①通过将任务调度和线程调度算法相结合的方法，来解决单纯以线程为单位的调度系统的效率和公平性问题；②一个改进的写时拷贝算法，它结合写时拷贝算法和访问时拷贝算法的优点，来解决写时拷贝算法在Ｉ３８６体系结构上的适应性问题；③提出了一个微内核操作系统计时模型，它解决了传统计时算法在微内核系统中计时不准确的问题． 展开更多
关键词 微内核 存储管理 计时模型 操作系统
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微内核架构多线程机制的形式化设计研究 被引量：5
5
作者 钱振江 卢亮 黄皓 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2013年第4期136-141,163,共7页
微内核架构因其有效的模块隔离性而成为操作系统方面研究的热点,多线程机制是微内核架构需要解决的关键性能问题。有不少的工作对微内核架构多线程机制进行了研究,但存在频繁的系统地址空间切换和实现复杂度高的问题。采用形式化的方式... 微内核架构因其有效的模块隔离性而成为操作系统方面研究的热点,多线程机制是微内核架构需要解决的关键性能问题。有不少的工作对微内核架构多线程机制进行了研究,但存在频繁的系统地址空间切换和实现复杂度高的问题。采用形式化的方式对微内核架构多线程和安全机制进行描述和设计,提出一个微内核线程分层对象语义模型,用以设计多线程机制的线程间通信、调度和互斥同步方案。在已实现和验证的微内核操作系统VTOS中对多线程功能和性能进行了测试,结果表明VTOS有效地实现了多线程机制,并具有很好的系统性能。 展开更多
关键词 微内核 多线程 操作系统 形式化描述 形式化设计
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实时图像处理并行操作系统的微内核设计和实现 被引量：7
6
作者 刘鹏 姚庆栋 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第7期42-46,共5页
本文主要设计和实现了运行在数字信号处理器阵列上支持中高层图像处理的实时图像处理并行操作系统（ＲＴＩＰＰＯＳ）微内核．该内核提供了任务分解模型，并发进程管理，支持局部消息传递、同步，设计了快速共享消息传递方式和其它辅助... 本文主要设计和实现了运行在数字信号处理器阵列上支持中高层图像处理的实时图像处理并行操作系统（ＲＴＩＰＰＯＳ）微内核．该内核提供了任务分解模型，并发进程管理，支持局部消息传递、同步，设计了快速共享消息传递方式和其它辅助性能，内核原语支持ＰＯＳＩＸ系统调用的Ｃ语言接口和抽象级的用户封装，有行为的高效性和预测性． 展开更多
关键词 图像处理 并行系统 操作系统 微内核 DSP
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通过单地址空间提高微内核操作系统的效率 被引量：2
7
作者 刘福岩 尤晋元 曾国荪 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第9期49-50,128,共3页
提出了一个提高做内核操作系统效率的方法，该方法通过在操作系统中实现单地址空间，操作系统内核程序和用户程序在一个处理机状态下运行，以及利用ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ实施对资源的保护，使得当客户进程通过进程通信访问服务器提供的... 提出了一个提高做内核操作系统效率的方法，该方法通过在操作系统中实现单地址空间，操作系统内核程序和用户程序在一个处理机状态下运行，以及利用ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ实施对资源的保护，使得当客户进程通过进程通信访问服务器提供的服务时，其代价将接近执行函数调用的代价，从而提高了微内核结构操作系统的效率． 展开更多
关键词 操作系统 微内核 性能 单地址空间
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一种提高微内核效率的有效方法 被引量：3
8
作者 刘福岩 尤晋元 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第7期952-955,959,共5页
提出了一种提高微内核操作系统效率的方法 ,该方法通过在操作系统中实现单地址空间、操作系统内核程序和用户程序在一个处理机状态下运行以及利用 capability实施对资源和特权指令的保护 ,使得当客户进程通过进程通信访问服务器提供的... 提出了一种提高微内核操作系统效率的方法 ,该方法通过在操作系统中实现单地址空间、操作系统内核程序和用户程序在一个处理机状态下运行以及利用 capability实施对资源和特权指令的保护 ,使得当客户进程通过进程通信访问服务器提供的服务时 ,不需要执行进程空间的切换和CPU状态的切换 。 展开更多
关键词 操作系统 微内核 单地址空间 进程空间 CPU 切换
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微内核完整性保障研究与应用 被引量：2
9
作者 于淑英 黄皓 刘国斌 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2009年第1期247-251,共5页
为了避免安全操作系统中访问控制机制被篡改、绕过,提出利用微内核多服务器结构为安全核完整性提供保障。微内核提供的进程隔离和消息传递机制使得各个服务进程独立运行,通过受控的消息机制进行交互,有效保证了各个模块的完整性。微内... 为了避免安全操作系统中访问控制机制被篡改、绕过,提出利用微内核多服务器结构为安全核完整性提供保障。微内核提供的进程隔离和消息传递机制使得各个服务进程独立运行,通过受控的消息机制进行交互,有效保证了各个模块的完整性。微内核结构的简单性和模块化为形式化验证奠定了基础。原型系统Nutos利用Flask安全体系结构为用户提供灵活多策略的强制访问控制,由微内核多服务器结构为Flask中的安全服务器和引用监控器提供完整性保障,确保安全策略的正确实施。 展开更多
关键词 完整性 安全保障 微内核 多服务器结构 进程隔离 消息通信 操作系统
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RT-Mach: 基于Mach的实时微内核 被引量：3
10
作者 何军 孙玉方 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 1997年第8期582-587,共6页
ＲＴ－Ｍａｃｈ是ＣＭＵ在原标准Ｍａｃｈ微内核之上开发的实时微内核，它的目标是提供一个公用的实时计算环境．与Ｍａｃｈ相比，ＲＴ－Ｍａｃｈ增加了实时线程模型、实时同步、实时调度、实时时钟和计时器，以及实时ＩＰＣ等新特点，... ＲＴ－Ｍａｃｈ是ＣＭＵ在原标准Ｍａｃｈ微内核之上开发的实时微内核，它的目标是提供一个公用的实时计算环境．与Ｍａｃｈ相比，ＲＴ－Ｍａｃｈ增加了实时线程模型、实时同步、实时调度、实时时钟和计时器，以及实时ＩＰＣ等新特点，本文将介绍ＲＴ－Ｍａｃｈ的这些新特点． 展开更多
关键词 实时操作系统 微内核 实时调度 RT-Mach
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超微内核嵌入式实时操作系统的设计 被引量：3
11
作者 徐仑峰 熊光泽 刘锦德 《计算机科学》 CSCD 北大核心 1998年第3期30-33,共4页
本文通过对现代实时操作系统需求及微内核系统设计优点的分析,提出一种嵌入式实时操作系统的设计方法。它结合了操作系统做内核设计与传统设计的特点,较好地解决了实时操作系统的可伸缩性、实时性能、可移植性及编程界面标准化等问题。
关键词 实时操作系统 微内核 纳核 BSP
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嵌入式处理器微内核低功耗设计 被引量：1
12
作者 张骏 樊晓桠 刘松鹤 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2007年第4期265-267,共3页
针对嵌入式处理器微内核的结构特点,结合32位微处理器“龙腾C1”,提出了一种微内核的低功耗设计方法。在体系结构层次上,分别从微操作ROM、微堆栈和微操作编码几个不同角度出发,对嵌入式处理器的微内核进行了功耗优化设计。在几乎不影... 针对嵌入式处理器微内核的结构特点,结合32位微处理器“龙腾C1”,提出了一种微内核的低功耗设计方法。在体系结构层次上,分别从微操作ROM、微堆栈和微操作编码几个不同角度出发,对嵌入式处理器的微内核进行了功耗优化设计。在几乎不影响速度和面积的前提下,微内核的功耗有19%的降低。 展开更多
关键词 微内核 微操作 微堆栈 低功耗
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基于微内核的操作系统综述 被引量：3
13
作者 付长冬 孟庆余 潘清 《计算机工程与科学》 CSCD 1997年第3期72-75,共4页
当今操作系统发展方向是在微内核上实现特征操作系统，如Ｕｎｉｘ、ＯＳ／２。基于微内核的操作系统能够解决传统操作系统存在的许多问题。本文详细介绍在微内核Ｍａｃｈ３．０上实现Ｕｎｉｘ操作系统的各种方案，并分析了各种方案的优... 当今操作系统发展方向是在微内核上实现特征操作系统，如Ｕｎｉｘ、ＯＳ／２。基于微内核的操作系统能够解决传统操作系统存在的许多问题。本文详细介绍在微内核Ｍａｃｈ３．０上实现Ｕｎｉｘ操作系统的各种方案，并分析了各种方案的优缺点及其发展趋势。 展开更多
关键词 线程 微内核 操作系统 服务器
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基于微内核的文件服务器的多线程并行化设计 被引量：1
14
作者 张斌 孙玉方 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第8期737-743,共7页
在Ｍａｃｈ微内核之上模拟实现的ＵＮＩＸ操作系统由透明模拟库和若干系统服务器构成．服务器的效率是整个系统成败的关键因素之一．在实践中，我们采用多线程技术设计实现了一个并行化的文件服务器．本文介绍了构造基于ＩＰＣ的多线程... 在Ｍａｃｈ微内核之上模拟实现的ＵＮＩＸ操作系统由透明模拟库和若干系统服务器构成．服务器的效率是整个系统成败的关键因素之一．在实践中，我们采用多线程技术设计实现了一个并行化的文件服务器．本文介绍了构造基于ＩＰＣ的多线程文件服务器所涉及的几个问题和解决的办法． 展开更多
关键词 操作系统 线程 微内核 UNIX 文件服务器 并行化
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基于微内核的地址空间研究 被引量：1
15
作者 古辉 邱霆 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2009年第4期426-428,458,共4页
在微内核的结构中,大部分执行操作系统功能的服务以及驱动都被移出了内核,导致了频繁的地址空间切换,产生了很大的系统开销,而地址空间的切换必然伴随着TLB的刷新,随着TLB容量的增加,TLB的刷新也为地址空间切换的带来了很大的开销,在In... 在微内核的结构中,大部分执行操作系统功能的服务以及驱动都被移出了内核,导致了频繁的地址空间切换,产生了很大的系统开销,而地址空间的切换必然伴随着TLB的刷新,随着TLB容量的增加,TLB的刷新也为地址空间切换的带来了很大的开销,在Intel处理器上,针对频繁的地址空间切换,研究并引入了小地址空间的概念,有效地减少了地址空间的切换从而避免了TLB的大量刷新,同时也提高了进程间通信的效率,在一定程度上提高了系统性能. 展开更多
关键词 微内核 地址空间 小地址空间 TLB
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基于微内核的星载实时操作系统设计与实现 被引量：2
16
作者 徐建 杨桦 《空间控制技术与应用》 2011年第2期38-43,共6页
当前星载嵌入式实时操作系统将各个功能模块都集成在内核之中,这导致内核庞大,增加了内核出现bug的风险,从而使整个操作系统的可靠性降低.设计并实现了一个基于微内核的星载嵌入式实时操作系统,通过将功能模块以任务方式运行在用户态,... 当前星载嵌入式实时操作系统将各个功能模块都集成在内核之中,这导致内核庞大,增加了内核出现bug的风险,从而使整个操作系统的可靠性降低.设计并实现了一个基于微内核的星载嵌入式实时操作系统,通过将功能模块以任务方式运行在用户态,任务间通过消息传递机制通讯,以减少内核代码量.最后测试表明设计达到故障隔离的效果. 展开更多
关键词 微内核 可靠性 嵌入式操作系统 故障隔离
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一种微内核任务调度的实现方法 被引量：2
17
作者 陈杰 《机电工程》 CAS 2010年第5期78-81,共4页
为解决微内核技术在小内存CPU芯片中应用受限问题,基于双层裁剪技术,将系统任务裁剪分类,并开辟相应优先级线程进行调度管理,提出了一种利用小线程实现微内核任务调度的方法,实现了微内核技术在模糊电饭煲上的实验应用。试验结果表明:... 为解决微内核技术在小内存CPU芯片中应用受限问题,基于双层裁剪技术,将系统任务裁剪分类,并开辟相应优先级线程进行调度管理,提出了一种利用小线程实现微内核任务调度的方法,实现了微内核技术在模糊电饭煲上的实验应用。试验结果表明:该方法实现简单,系统开销小,可移植性强,稳定性高,可应用于小CPU上的嵌入式系统。 展开更多
关键词 微内核 线程调度 任务调度 任务裁剪
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降低实时微内核系统中内核封锁粒度的方法
18
作者 刘云生 李少华 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2003年第7期37-38,51,共3页
内核封锁粒度在很大程度上决定了实时系统的性能。该文说明了实时微内核操作系统在内核封锁粒度方面存在的问题，分析了两种已有处理方法的弊端，提出了一种改进的方法和它的变体。
关键词 实时 微内核 操作系统 内核封锁粒度
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基于分布式次微内核结构的软件开发
19
作者 李刚 冯学民 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2001年第12期117-120,共4页
随着网络技术的飞速发展，社会各个领域对计算机软件的需求不断增长，对软件的灵活性、扩展性等要求也越来越高。文章借鉴操作系统中运用较为成功的微内核体系结构，提出了次微内核的概念，并将其与分布式结构结合起来，希望能对应用软... 随着网络技术的飞速发展，社会各个领域对计算机软件的需求不断增长，对软件的灵活性、扩展性等要求也越来越高。文章借鉴操作系统中运用较为成功的微内核体系结构，提出了次微内核的概念，并将其与分布式结构结合起来，希望能对应用软件质量的提高有所帮助。文中对分布式次微内核结构及基于该结构的软件开发过程进行了比较详细的论述。 展开更多
关键词 软件开发 分布式次微内核结构 操作系统 软件系统
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基于VxWorks微内核结构的邮箱通信机制研究与设计
20
作者 张继周 李婷 梁忠杰 《现代电子技术》 2006年第22期41-42,45,共3页
针对VxWorks系统在任务间通信机制上存在的局限性,例如不支持2种最基本的通信机制—事件和邮箱机制,使得多任务多事件间的同步受到一定的限制,通信的及时性和异步性也得不到很好的实现。对比Windows的邮槽服务机制,结合VxWorks的组件开... 针对VxWorks系统在任务间通信机制上存在的局限性,例如不支持2种最基本的通信机制—事件和邮箱机制,使得多任务多事件间的同步受到一定的限制,通信的及时性和异步性也得不到很好的实现。对比Windows的邮槽服务机制,结合VxWorks的组件开发方法,给出一种VxWorks的邮箱通信机制,并对该机制做了算法上的分析和设计。 展开更多
关键词 邮箱通信机制 微内核 任务 VXWORKS
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