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关键词： 实时系统   时间确定性任务   偶发实时任务   aCoral   多核调度机制   多核实时锁协议   准入控制   可调度性分析   最坏响应时间分析  

摘要： 随着多核处理器在嵌入式设备的广泛应用,嵌入式多核操作系统也普遍应用于航空、航天、武器设备和消费等领域。然而,现有的大部分嵌入式多核操作系统对多核调度机制支持较为简单。此外,在航天、航空等安全关键领域,操作系统往往需要对安全关键的时间确定性任务和偶发事件触发的实时任务进行混合调度。在考虑共享资源约束的情况下,还缺乏支持偶发实时任务动态加入的准入控制方法。基于以上背景,本文针对现有的嵌入式多核操作系统的不足,研究与设计支持多核任务调度、共享资源管理、系统负载均衡、任务可调度性分析的多核调度机制,并基于aCoral嵌入式多核操作系统实现相应的调度机制。本文主要研究内容及贡献如下:(1)针对偶发实时任务动态加入的问题,基于aCoral嵌入式实时操作系统构建了多级调度框架。第一级为准入控制,通过在线的可调度性分析判断新任务能否加入到当前系统;第二级为任务分派和资源分派,为任务和资源分配具体处理器核和设置优先级,第三级为运行时调度机制,包括多核实时调度机制和多核实时锁协议。(2)基于aCoral操作系统,实现了表调度算法和P-FP调度算法,时间确定性任务采用表调度算法进行任务调度,偶发实时任务采用P-FP调度算法进行任务调度。针对嵌入式多核实时操作系统中共享资源实时访问控制问题,基于DPCP协议的核心规则提出了基于任务迁移执行的分布式多核信号量锁协议。该锁协议解决了DPCP在资源受限的嵌入式环境下的实现难点,增加本地核天花板优先级,将每个资源都有一个等待队列改为全局资源等待队列,减小了锁协议对任务能够获取资源的判断时间开销。(3)针对在多核情况下有共享资源约束并且同时存在表调度任务和P-FP调度任务的场景,采用系统建模来分析动态加入的偶发实时任务的最坏响应时间,然后采用基于响应时间的可调度性分析方法对该类任务进行可调度性分析。(4)从负载均衡和确保系统可调度性考虑,研究并实现了一个可以执行任务优先级分配、任务所属核划分、资源划分和可调度性分析的准入控制机制,并提出准入控制在操作系统中执行的方案。

关键词： Web操作系统   Web应用编程接口   WebGL图形绘制标准   C/C++应用兼容  

摘要： Web操作系统作为移动操作系统的一种,在低端消费市场及军工领域拥有广阔发展空间。但目前Web操作系统应用生态较为匮乏,主要原因在于应用厂商通常针对占据市场份额较大的安卓及i OS系统进行应用开发,而这些应用由于平台之间的差异无法在Web操作系统中运行。目前存在如输入法、地图等应用采用跨平台开发方案,即应用核心逻辑采用C/C++开发并封装至SDK中,运行时依据目标平台进行相关适配,若能将此类C/C++应用兼容至Web操作系统能较好丰富当前应用生态。Web操作系统中的应用采用HTML5语言开发,这些应用不能胜任计算密集型任务,而采用C/C++语言开发的相关模块能较好解决这一问题。针对以上问题,围绕Web操作系统中C/C++应用兼容这一课题,本课题首先解决了应用层调用C/C++代码模块的问题,为兼容C/C++应用奠定了基础,随后分别基于Web操作系统应用运行机制和插件机制设计了相应的C/C++应用兼容框架,在丰富Web操作系统应用生态的同时,扩展了系统中应用的功能。为解决在应用层调用C/C++代码模块的问题,提出基于运行时库动态加载的Call CLibrary框架,为之后兼容C/C++应用工作奠定了基础,并依据此框架成功实现了一套系统硬件状态开机自检机制。将Call CLibrary与同样能够在应用层面调用本地链接库的本地WebAPI以及安卓中的JNI接口进行了对比,实验结果表明Call CLibrary的执行效率更高。在应用层成功调用C/C++动态链接库的基础上,为进一步兼容C/C++应用,解决事件传递及图形绘制和展示的问题,本课题基于Web操作系统中的应用运行机制设计了C/C++应用兼容框架。Web操作系统采用HTML5技术开发应用并有一套应用运行机制,本课题利用此机制在支撑层和应用层进行相关设计,将C/C++应用兼容至Web操作系统中,并利用此兼容框架成功在Web操作系统中将一款商用C/C++输入法兼容。在解决C/C++应用图形绘制及展示问题时,分别提出基于Skia和Canvas的方法,并对两种方法进行对比,实验结果表明基于Canvas的方法能有效减少84.71%的交互时间,减少74.35%的CPU占用率,并减少了内存占用,更适用于兼容框架。在Web应用机制兼容框架通用性不强的背景下,本课题基于B2GPAPI插件机制设计了兼容框架,将C/C++应用作为插件模块运行在Web操作系统中。该框架设计分为支撑层侧和插件侧,可将C/C++应用作为插件,以独立于原生Web应用机制的方式在操作系统中运行。为验证B2GPAPI机制的性能,将B2GPAPI提供的图形绘制接口与Web技术中的WebGL接口进行对比,结果表明B2GPAPI比WebGL在Web操作系统上的表现更好。

关键词： 虚拟仪器软件架构   可互换技术   跨操作系统   属性引擎   插件机制  

摘要： 自动测试系统(Automatic Test System,ATS)利用PC(Personal Computer)中的仪器控制软件和多个仪器进行通信,而仪器控制软件的开发需要仪器驱动平台提供通信接口和仪器功能接口。仪器驱动平台包含符合虚拟仪器软件架构(Virtual Instrument Software Architecture,VISA)规范和仪器可互换技术(Interchangeable Virtual Instruments,IVI)规范的软件库,当下主流的仪器驱动平台由国外商业公司提供,缺乏安全保证,而国内自主实现的VISA库和IVI库没有适配国产操作系统。本文使用便于移植和扩展的Vala语言,根据VISA规范和IVI规范,实现在Windows和中标麒麟操作系统中工作的跨操作系统仪器驱动平台。本文主要内容如下:(1)研究VISA规范并对核心模块资源模板和资源管理器进行需求方案设计,实现跨进程资源锁、VISA事件机制、动态属性控制、资源读写、仪器资源管理与发现功能。结合软件设计模式,使用Vala语言提供的动态加载软件库实现VISA插件机制,提供插件管理以及插件加载功能。(2)研究IVI规范并对属性引擎、类驱动和共享组件部分进行需求分析和方案设计,使用Vala语言的泛型机制实现属性引擎模块中不同属性的范围检查、数据缓存、属性权限控制、重复属性管理和回调功能。使用Vala语言Property机制实现共享组件的序列化、反序列化、专有驱动动态加载和物理数据库管理功能。(3)结合测量仪器常用的GPIB、USBTMC和VXI-11通信接口,设计出相应的通信插件,并实现VISA规范提出的基本I/O接口和格式化I/O接口。根据函数发生器、示波器、频谱仪、射频信号源、程控电源和数字万用表6类仪器的类驱动规范,实现类驱动具体功能。(4)对Windows操作系统和中标麒麟操作系统中不同的总线驱动进行分析,使用Vala语言封装不同操作系统提供的底层驱动接口,使用软件构建系统制定编译策略,完成跨操作系统的适配工作。根据本文实现功能,设计测试方案,分析测试结果。测试结果表明,本文实现了可在Windows和中标麒麟操作系统中控制GPIB仪器、USBTMC仪器和VXI-11仪器的VISA库,以及包含函数发生器、示波器、频谱仪、射频信号源、程控电源和数字万用表6类仪器类驱动实现的IVI库。

关键词： 双通道教学   操作系统   同步教学   异步教学  

摘要： 随着在线教学的逐步深入开展和常态化,教育教学的变革与走向引发各高校教师的深度思考。以软件工程专业操作系统课程为例,探索将"同步教学"和"异步教学"结合起来的双通道教学模式,促进学生深度学习和持续学习。

关键词： 华为鸿蒙   操作系统   智能手机   TAM   用户采纳  

摘要： 2019年华为正式发布自主研发的全球首款全场景分布式操作系统——华为鸿蒙操作系统,这标志着我国在智能手机操作系统领域取得了重大突破。该系统支持多场景应用,可用于多种智能终端,它的优势在于当身边有其他安装鸿蒙系统智能设备时,轻轻一碰就可以实现设备间的连接,能够实现设备之间真正意义上的互动式互联。华为鸿蒙操作系统的广泛应用将会带来万物皆终端、万物皆媒介的变革,是划时代的操作系统。目前华为鸿蒙手机系统测试版已面向开发者发布,而面向普通用户的尚未发行。因此本文将华为鸿蒙操作系统作为研究对象,在回顾采纳研究理论和智能手机操作系统的研究基础上,以技术接受模型为主要参考框架,结合文献综述,增加了网络外部性、感知成本、信任、社会影响等变量以及外部变量,采用问卷调查的方法,研究普通智能手机用户对华为鸿蒙操作系统的采纳意向。研究最终验证除外部变量外,其他变量均对华为鸿蒙操作系统的用户采纳起正向影响,同时感知易用性和信任对感知有用性起积极影响的作用,另外网络外部性也会正向影响感知易用性。因此得出结论,用户对华为鸿蒙操作系统的采纳建立在信任的基础上,同时华为鸿蒙操作系统的有用和易用性会影响用户采纳。用户对产品的采纳还会受到外部力量,如用户个性特征的影响,另外成本也在用户采纳的考虑范围内。最后给出了华为鸿蒙操作系统的发展建议,并进性了总结性讨论。

关键词： Linux操作系统   教学改革   任务驱动式   教学模式  

摘要： 将任务驱动式结合网络工具应用于计算机应用课程,以《Linux操作系统》为例,通过任务驱动'边教边做,边做边学',实验任务设计适中,将零散的理论知识点与实验任务相结合,增强学生实践操作技能,并在课堂中得到学生反馈以实时调整任务。

关键词： 操作系统  

ISBN: (纸本)9787121414015

摘要： 本书主要分三个部分。第一部分重点介绍了苹果公司在macOS和iOS上部署的安全服务和安全防护机制，通过学习这些技术，读者可以更好地了解苹果操作系统；第二部分介绍了如何绕过这些安全机制并最终实现iOS越狱。在某种意义上，可以把第二部分看成是一份迷你的“iOS黑客越狱手册”，里面介绍了历年来极经典的苹果系统漏洞和越狱程序；第三部分提供了一份macOS安全加固指南，可以帮助系统管理员和用户更好地加固自己的操作系统、从而有效地抵御黑客的攻击。

关键词： 遥操作   运动学   映射算法   联合仿真   Simulink/RTW  

摘要： 随着现代科学技术的进步发展,人类实践探索能力进一步增强,工作的环境越来越广泛,遥操作机器人系统得到了迅速发展。目前全自主机器人的工作能力有限,危险环境人类无法亲身触及,促使遥操作机器人逐渐成为研究的重点。在航空航天、医疗、核工业、深海探测、搬运等领域得到了广泛的应用。本文在国内外主从遥操作系统的研究基础上,将进行以下的研究工作:首先,对遥操作系统中主从机器人的结构进行设计。主端手控器采用4+1自由度串联型机械臂综合构型,设计内容包括基座回转关节、肩关节、肘关节、腕关节以及具有力反馈功能的末端夹持装置,根据稳定性需求,肩关节肘关节部分采用平行四边形冗余结构。概述了从端搬运机器人的结构设计思路,包括对夹爪进行的针对性设计。其次,分析主从机器人的结构,使用改进型DH法列出DH参数表,求取主机器人运动学正解。从机器人逆运动学的求解分两部分,前三个转动关节的角度通过几何法算出,最后一个关节,则基于遥操作系统主从手位姿一致性进行求解。通过Matlab机器人工具箱,分别对主从端机器人进行建模,来验证求解结果的正确性,为遥操作系统控制部分研究提供基础。随后,通过Matlab机器人工具箱,采用蒙特卡洛法分别对主从机器人的工作空间进行求解。由主从机器人工作空间的不一致,引出对控制策略的研究。将遥操作系统划分为两种工作模式,分别为自由模式和交互模式。自由模式主要针对从机器人空间利用率问题,交互模式针对工作内容有一定程度精细要求的环境。最后,通过Matlab/Simulink以及Solidworks的联合使用,进行模型可视化仿真,确定遥操作系统模型的正确性。在仿真基础上,搭建遥操作实验平台,进行主从端机器人位置跟踪与力反馈相关实验。

关键词： 分布式系统   嵌入式系统   分布式操作系统   通信机制   DALI系统  

摘要： 随着对物联网设备的的不断发展,现在的社会越来越需要在智能家居、智能医疗、智能交通等嵌入式终端节点具备高性能的结构和高速有效的计算功能,使用户满足各种信息科技服务。然而在目前社会中,大都嵌入式系统单独工作,系统与系统之间几无互动,很少能够在终端节点利用互相协作来完成一些复杂的计算。而在分布式系统的应用下,物联网终端节点在理论上可以通过协同工作实现一定的计算。伴随着分布式系统的推广,多个嵌入式系统之间的交互将成为分布式技术和嵌入式技术交叉融合研究方面比较热门的内容。但目前这方面设计研究在市面上还比较少,且存在多方面的问题:第一,嵌入式设备中的资源有限,且设备专用性强,使得用于复杂计算的性能会不高;第二,研究人群较少,研究并未对这方面有深入探讨;第三,几乎无应用方面的研究,研究基本仅止步于在系统测试阶段。因此,本文先将嵌入式系统与分布式系统结合起来,通过多个嵌入式系统构建一个小型分布式系统,称为“多嵌入式系统”;然后在这个可用于分布式计算的多嵌入式系统上,将嵌入式操作系统进行设计和应用,即为分布式系统和嵌入式操作系统结合的“分布式操作系统”。在构建的多嵌入式系统中,每个节点都由一个STM32板和一个分布式操作系统(通过嵌入式实时操作系统RT-Thread修改扩充而成)构成。整个系统中,单个嵌入式系统分为控制节点和计算节点两类,两者的功能有所不同。控制节点负责收集节点信息、管理进程和分配分发计算任务,将任务分发分配到计算节点上执行;计算节点上实现执行任务功能,并将自身节点信息和任务结果发送数据给控制节点或其他计算节点。控制节点和计算节点相互协同工作,构成了整个分布式系统,实现了在终端节点协同完成部分复杂计算工作的目标。在构建整个系统时,对分布式操作系统和分布式通信机制进行了设计。具体为:1)在设计分布式操作系统时,主要对进程管理与调度、协同处理和任务分配完成探讨和设计;在设计过程中,主要是将分布式系统中成熟的研究,甚至已经应用的算法,将其实现在系统中的分布式操作系统里,并提供代码。2)在设计通信机制时,先实现了消息传递的方式,由于系统的运行特点,采用半同步半异步的Client/Server通信模型;然后还设计实现了远程过程调用(RPC)功能,用于实现控制节点调用某计算节点;最后设计了信息传递时的保密机制,由于本系统小型化、分布式等特点,采用并设计了基于属性加密的通讯加密方案,将其应用于系统中。总体上,完成实现了系统的基本功能。根据实际项目,还将构建完成的分布式操作系统应用于实际生产生活中的多嵌入式系统上。通过应用实现在DALI系统中可以看出,嵌入式操作系统与分布式系统所结合而成的分布式操作系统在智能家居中可以得到很好的应用,使原本的系统提升了更良好的性能,且在产品现场安装使用后也取得了不错的效果。

摘要： 2月8日晚,合肥本源量子计算科技有限责任公司(下简称"本源量子")发布首款国产量子计算机操作系统——本源司南。该系统实现量子资源系统化管理、量子计算任务并行化执行、量子芯片自动化校准等全新功能,助力量子计算机高效稳定运行。近年来,随着谷歌、IBM、英特尔、微软等科技公司巨额投入,量子计算硬件技术渐趋成熟。上周,国际量子计算巨头IBM发布了最新的量子软件发展路线,计划在五年内推出更简单的量子编程工具。