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关键词： ThreadX RTOS   Cortex-A9   i.MX 6Quad   ARM DS-5   嵌入式实时操作系统  

摘要： 随着嵌入式系统技术的日益成熟,处理器的运算能力越来越强大,运算速度越来越快,人们对于嵌入式系统的应用也越来越多。但是在许多工业应用中,对于所使用工具的安全性和可靠性有极高的要求,一般的嵌入式操作系统,如Linux,安卓等还不能满足工业级别的安全要求,这就对既能够达到工业级安全认证要求,又可以快速运算的嵌入式系统产生了迫切的需求。本文所阐述的是一款同时拥有IEC 61508安全完整性三级认证（SIL 3）和共通准则第六级（EAL 4+）等高级认证的嵌入式实时操作系统ThreadX RTOS。它由Express Logic公司（现已被微软收购）开发,具有高性能,高可靠性的嵌入式实时操作系统。与其它实时操作系统不同,ThreadX具有通用性,使基于RISC（reduced instruction set computer 简化指令集计算机）和 DSP（DigitalSignal Processing数字信号处理）的小型微控制器的应用程序易于升级,现在已经被广泛应用于手机、智能手表、智能手环的基带,以及打印机、数码相机等设备中。*** 6Quad则是由恩智浦（NXP）公司研发的搭载了四个Cortex-A9内核的高性能四核处理器。Cortex-A9处理器是由ARM推出的一款,基于ARMv7架构的多核处理器,Cortex-A9多核处理器是第一次结合了 Cortex架构以及用于可以扩展性能的多处理能力的ARM架构处理器。ARM DS-5是我们选择用来开发Cortex-A9处理器的集成开发环境,它是由ARM官方推出的一款,基于Eclipse的调试器,它可以用来调试全部的ARM处理器,其中包括:较早的ARMv9、ARMv11等系列处理器,以及较新的Cortex-A7、Cortex-A9、Cortex-A15 等 Cortex-A 系列,以及 Cortex-R 系列和 Cortex-M 处理器。本文将详细介绍基于ARM DS-5开发平台设计ThreadX RTOS嵌入式实时操作系统关键技术的研究,详细介绍嵌入式操作系统移植技术,完成在*** 6Quad四核高性能处理器上的各项移植工作。

关键词： 好分数   兴起背景   操作系统   阅卷优势  

摘要： 考试作为一种选拔人才的重要依据,作为考试的关键环节的阅卷工作,直接关系到是否能公平公正的评价一个考生;而传统的手工阅卷耗时耗力,有时候考试的公平公正性有待商榷,针对传统的阅卷模式的诸多弊端,当前信息技术不断变革,好分数阅卷平台便孕育而生了,这个平台是好分数官方提供给学校的教师的移动端线上阅卷的小助手,有着诸多的优势:体系结构科学完善、阅卷形式灵活多样,网络阅卷的保密性保障了阅卷的公平公正性等等。笔者同时也介绍平台的操作系统,为广大中小学教育工作者更好地利用这个平台与完善考试的阅卷模式提供了一些参考,更好地完善教师的阅卷工作,进而更好促进学生的学业进步。

摘要： 2021年9月14日,国家能源集团携手华为共同举办"矿鸿操作系统"发布会。矿监局、工信部、科技部、能源局、煤炭工业协会、国家能源集团、华为等政府机构与企业代表出席,共同见证了"矿鸿操作系统"的正式发布。

关键词： 课程思政   教书育人   师德修养  

摘要： 课程思政是以构建全员、全程、全方位育人格局的形式,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应,把'立德树人'作为教育的根本任务的一种综合教育理念.课程思政,要求教师不仅要对学生进行思想道德教学,还要不断完善自身的道德修养.高尚的师德铸就永恒的师魂,永恒的师魂培养优秀的人才.文章结合Linux操作系统课程的思政设计,指出可以从挖掘课程思政内容、采用多样教学方法、加强师德建设这三方面来具体实施课程思政,以达到教书育人的终极目标.

关键词： 嵌入式智能设备   多核RTOS   DAG任务调度   改进的拉伸算法  

摘要： 随着半导体技术的发展,多核处理器技术发展迅速,在嵌入式设备中的应用也越来越广。近年来出现了众多采用多核处理器的嵌入式智能设备,面向该类设备的多核操作系统任务调度算法有很高的研究价值。嵌入式智能设备上的任务具有实时性和相互依赖性这两个特点,传统的独立连续任务模型不再适用于嵌入式智能设备的任务调度,人们提出使用DAG（Direct Acyclic Graph,有向无环图）模型来表示该类具有相互依赖性的任务,但是目前DAG任务调度算法多停留在理论研究阶段且性能有待进一步提高,所以对可以在嵌入式智能设备上使用且性能优异的DAG任务调度算法的研究很有必要。本文提出了一种适用于同构嵌入式智能设备且性能更优的DAG任务调度算法。DAG任务调度算法中的拉伸算法调度成功率高,易于在传统操作系统中扩展,但也存在一些不足:其一,在为各个子任务划分时间段时提前了子任务截止时间,其二,在分配松弛时间时仅考虑了任务负载,其三,划分出的独立任务没有合并,出现大量可避免的上下文切换和核间迁移,影响算法在嵌入式设备上的性能。本文针对以上不足,提出了一种改进的拉伸算法,该算法提高了调度成功率,且降低了上下文切换和核间迁移次数。随后对提出的算法进行了可调度性分析,在限制条件下,该算法的容量增值界在[2-1/M,4-2/M)范围内。本文也在仿真环境下,对提出的算法同其它DAG调度算法进行了对比实验,验证了该算法在性能上的提高。本文为了验证提出的算法在真实嵌入式智能设备中的性能,首先在本课题组研发的AntOS操作系统内核中实现了改进拉伸调度算法。然后又在AntOS上实现了行人检测应用,并使用混合分析法预测出应用中各个任务的最坏执行时长。最后通过在不同利用率下,与拉伸算法的调度成功率比较,验证了本文提出的改进拉伸算法在嵌入式智能设备中良好的性能。

摘要： 丰田在某种程度上表明它笃定自己能够在科技巨头的游戏中占得一席之地丰田汽车公司已经向一位硅谷知名机器人专家抛出了橄榄枝,帮助该公司对Arene操作系统进行最后的把关,丰田称这一系统将与特斯拉公司的一较高下。特斯拉在汽车操作系统的OTA方面已经处于领先地位,这些系统控制着从刹车、Wi-Fi到锁车和车灯的一切功能。

摘要： 操作系统(OS)作为计算机赖以运转的控制中心,既是计算机的心智,是人类才智和智慧的结晶,也是信息技术发展的产物。从密歇根大学研制的第一款OS/360操作系统算起,已经历了60余年的发展,形成了多品种、多类型的产品,并被广泛应用。1.信息技术的普及推动国产嵌入式操作系统起步嵌入式操作系统是随着微型处理器技术的发展而产生。20世纪80年代末期,工业数字化控制如雨后春笋般被应用到各行各业,为适应信息技术的变化,国外先后推出各种嵌入式(实时)操作系统(RTOS),较为典型的有VRTX、PSOS、VxWorks等,它们均以精确、合理和及时的进程调度、精密复杂的资源管理、高可靠性和高可用性为特征,有别于通用的操作系统。当时我国的数字化水平较低,对嵌入式操作系统的需求不强,通常是开发专用的执行程序进行任务调度。20世纪90年代末期,我国电子技术得到了大力发展,信息技术成为各行各业产业升级的核心,企业迫切需要一个通用和标准的嵌入式操作系统,相关企业开始研制嵌入式操作系统,为国产嵌入式操作系统发展奠定了基石。

关键词： 云机器人   计算卸载   代码众包   能效优化   交互性攻击   拒绝服务攻击   操作系统  

摘要： 随着人工智能相关技术的发展和人们对生活质量需求的提高，机器人需要集成数十个功能来完成各种各样的任务，这使得如今的机器人应用程序日趋复杂。这种应用程序的复杂性不仅加剧了机器人性能需求与有限的板载资源之间的矛盾，也为机器人应用程序开发带来了挑战。云机器人场景的诞生为上述问题提供了解决方案。首先，云机器人场景提出了计算卸载技术。机器人应用程序可以将一些计算密集型任务迁移到性能强大的云服务器中运行，这样不仅节省了能耗，还增加机器人应用程序的性能。其次，云机器人场景提出了代码众包技术。云端的代码存储库中存放着上千个第三方的功能实现包。开发者只需要根据自己的应用程序需求下载相应的功能包，并集成到自己的程序中，而无需从头开始实现所有功能。然而，这两大关键技术也为机器人应用程序开发人员带来了三大难题。首先，开发人员需要确定如何划分应用程序中的计算，从而实现能效收益的最大化。并且当机器人移动到网络不可达的地方时，如何保证任务可以继续执行。其次，由于功能实现包来自第三方，开发人员集成的功能中很可能存在恶意代码。这些恶意代码会利用应用程序内部不同功能之间的交互性进一步影响到机器人的行为，最终导致安全问题以及任务失败。最后，这些第三方的恶意代码同样会对云机器人场景下多机器人应用程序的性能造成伤害。由于不同机器人共同在一个网络中执行任务，恶意代码可以通过拒绝服务攻击在这些共享面中造成资源竞争，最终降低性能。　　本文针对云机器人场景中的两大关键技术带来的难题展开了全面的研究，主要工作包括以下几个方面:　　针对端云协同技术的能效优化问题，本文首先建立了一个机器人应用负载的能效理论模型，用来识别出影响负载能效的关键因素。接着，本文对机器人应用负载的功能计算结点进行分析，结合理论模型提出能耗关键结点和速度依赖路径两个概念。其中，能耗关键结点和速度依赖路径分别是机器人工作负载的能耗和性能优化的关键瓶颈。基于此，本文提出了一个细粒度计算迁移策略，可以根据不同的优化目标自动划分计算结点并迁移。同时，本文利用云服务器的多核特性对瓶颈结点进行并行加速，进一步优化了能效。最后，本文提出了一个实时计算调节算法保障了机器人即使移动到端云失联的区域时，也可以保障任务的正确执行。在真实环境中的评测结果显示，本文的并行优化算法可以将瓶颈结点的计算时间降低23.93倍，细粒度迁移策略可以将工作负载的总能耗降低2.12倍，任务完成时间降低2.53倍，而实时计算调节算法可以在网络质量较差的情况下保持强大的鲁棒性。　　针对功能交互性攻击问题，本文首先对机器人操作系统ROS开源代码库中的3，100个功能代码包进行静态分析，并将不同代码包分为5大域17类功能结点。通过对这些典型的功能结点建模，本文提出了功能交互完全图概念。功能交互完全图是对所有机器人应用程序内部结点的交互可能性的一种抽象。基于此图，本文提出了三类交互风险:普通风险，机器人特定风险和任务特定风险。接着，本文提出一种新颖的交互性风险识别和规避框架-RTRON。RTRON针对每种类型的风险引入安全策略，并设计协调节点去实施这些策略并规范交互。本文对ROS平台上的110个机器人应用程序和两个行业广泛采用的复杂无人驾驶应用程序（百度Apollo和Autoware）进行了全面的实验。评估结果表明，RTRON可以以可忽略的性能成本正确识别和缓解所有潜在风险。为了验证风险和解决方案的实用性，本文在真实环境的物理机器人上实施和评估RTRON的有效性。　　针对多机器人系统的拒绝服务攻击问题，本文首先对多机器人系统进行了理论分析，从中识别出影响工作负载性能的关键因素。接着，本文结合该理论模型提出了云机器人场景下多机器人系统存在三种潜在的攻击风险:网络竞争，微架构竞争以及直接延迟。针对这三种攻击风险，本文提出了三种拒绝服务攻击:网络泛洪攻击，微架构竞争攻击和参数操纵攻击。在真实环境中的评测结果显示，网络泛洪攻击可以造成35％的数据包丢失。微架构竞争攻击可以对CPU利用造成了50％的侵占，并将机器人移动速度降低到0.1m/s。参数操纵攻击则将瓶颈结点的处理时间增加到110.6倍，机器人移动速度降低到0.04m/s。最后，本文在模拟器平台上验证了单个机器人移动速度的降低对多机器人系统性能的损伤以及造成的安全性问题。

关键词： 遥操作系统   DoS攻击   时延   模型参数不确定   事件触发机制  

摘要： 由于在遥操作系统中,信号是通过通信通道传输,系统可能会受到拒绝服务攻击(Denial of Service,DoS),而DoS攻击会影响遥操作系统的性能,甚至造成系统不稳定。当长距离传输信号时,通信通道存在时延,而含有时延的信号会产生误差,导致系统不稳定。且遥操作系统中主、从机械臂存在模型参数不确定,这也会影响遥操作系统的性能。同时在系统运行过程中,主、从机械臂都可能会受到未知外部扰动,而外部扰动会影响遥操作系统的性能,甚至造成遥操作系统的不稳定。本文研究遥操作系统在DoS攻击下的稳定性问题,同时考虑遥操作系统存在时延、模型参数不确定、外部扰动等情况。基于事件触发机制,利用位置误差结构,根据不同情况下的遥操作系统设计不同的控制器,以使系统能够稳定且有良好的性能。本文的主要研究内容如下:(1)研究理想状态下的遥操作系统在DoS攻击下的稳定性,基于事件触发机制设计控制器,使遥操作系统在无力反馈和有力反馈两种情形下受到DoS攻击都能保持稳定。(2)考虑存在定常时延和模型参数不确定情况,研究遥操作系统在受到DoS攻击下的稳定性。利用自适应律估计机械臂模型参数,并基于事件触发,融入位置误差结构设计控制器。通过仿真实验验证了该控制器能够使存在时延和模型参数不确定的遥操作系统在受到DoS攻击时保持稳定,且系统具有良好的跟踪性能。(3)考虑在参数辨识过程中,激励信号不满足持续激励条件时,研究遥操作系统在DoS攻击下的稳定性问题。引入辅助变量,使遥操作系统参数辨识过程中的激励信号满足持续激励条件,从而更准确估计出机械臂参数。考虑通信信道时变时延,基于事件触发,设计了能够抵御DoS攻击的控制器,并利用数值仿真验证了该控制器的有效性。

关键词： Hypervisor   基础软件   操作系统  

摘要： 随着5G、物联网、人工智能等技术的不断融合,硬件芯片算力越来越强,汽车电子化程度越来越高,软件规模不断扩大,"软件定义汽车"已成为当下汽车行业热议的焦点。作为软件定义汽车生态循环发展的核心,汽车基础软件的重要性不言而喻。4月,普华永道发布的《2020年数字化汽车报告》显示,随着智能和互联功能方面的需求增加,汽车产品和相关服务将迎来重大改变,在未来十年内软件开发成本将增长83%,软件已成为现代车辆差异化竞争的核心。在复杂多变的市场中,只有打造软件驱动的车企才能持续捕获新价值。