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关键词： 嵌入式操作系统   形式化方法   软件系统验证   可信执行环境  

摘要： 嵌入式操作系统作为基础性软件系统,管理着嵌入式系统的软硬件资源,是嵌入式系统的核心与基石。近年来,随着智能技术和物联网的不断融合,嵌入式操作系统得到广泛应用,并呈现出智能化、网络化的发展趋势。但与此同时,嵌入式操作系统的自身安全性和用户敏感信息的安全性成为了嵌入式领域亟需解决的重点和难点问题。一旦嵌入式操作系统出现软件错误或泄露机密信息,则可能造成重大的安全事故或极大的经济损失。因此,针对嵌入式操作系统的应用场景,分析其实际特征需求,建立功能性、安全性的形式化模型,证明系统代码实现确实符合形式化的功能规范和安全属性规范,已成为重要的研究课题。针对上述问题,本文深入分析并总结了嵌入式操作系统的设计实现与验证需求,并针对内存管理模块的功能性验证、任务管理模块的功能性验证和可信执行环境的安全性验证等关键问题,分别提出了相应的解决方案,最终形成了一套可扩展的模块化验证框架与验证系统,以及实现并评估了一个经过验证的安全嵌入式操作系统可信执行环境。评估结果表明,可扩展的模块化验证框架结合硬件隔离保护机制,既能满足嵌入式操作系统在功能、性能和安全性方面的特殊需求,又能提高系统整体验证的可行性,为系统源码实现满足系统功能性、安全性需求提供可信证据。本文的主要贡献和创新点有:(1)为实现嵌入式操作系统的整体验证,提出了一种面向嵌入式操作系统的可扩展的模块化验证框架。对于每个单独模块,首先基于分离逻辑描述C程序的实现层规范,接着使用函数式编程方式构建C程序的抽象层规范,然后构建起两者之间的数据精化关系并进行一致性证明,最后形成一个源码实现与抽象层规范行为一致的验证模块。对于系统整体验证,使用框架的组合验证规则将各子模块的抽象层规范链接成一个完整的验证系统。(2)针对嵌入式操作系统的内存管理模块,提出了包含复杂指针数据结构的高性能C程序的建模验证方法。以内存碎片率低、内存分配粒度多样化、执行时间可预估的内存管理算法为研究案例,基于模块化验证框架,成功定义了底层数据结构操作接口和高层内存分配、回收操作的行为语义,完成了高性能内存管理模块的建模验证工作。(3)针对嵌入式操作系统的任务管理模块,构建了ARM汇编语义模型,扩充了模块化验证框架对汇编语言的验证支持,提出了支持C和ARM汇编程序的组合验证系统。基于组合验证系统,将任务管理模块分成任务调度(C实现)和任务上下文切换(ARM汇编实现)两个子模块,首先在不同的抽象层分别建模验证,然后基于各子模块的抽象层规范进行组合验证,从而解决了分离逻辑不支持汇编函数指针的问题,最终顺利完成任务管理模块的形式化验证。(4)为了满足嵌入式操作系统对执行环境的隔离性要求,基于ARM TrustZone硬件保护机制提出了一种窄通信接口的可信执行环境设计方法,并构建了可信执行环境的安全属性模型(如信息流无干扰性模型),最后形成了一套支持端到端安全属性验证、C和汇编功能正确性验证、程序抽象及数据精化证明的集成验证系统。实现了首个基于ARM TrustZone硬件保护机制的多任务嵌入式操作系统的形式化验证。(5)整个系统的形式化实现、规范、模型、属性定义和证明,均在辅助定理证明器Coq中完成,最大程度降低了不同规范接口间的语义鸿沟。最终经验证的软件系统可在真实硬件平台上执行,整套理论方案具备较高的实用性。目前,在嵌入式操作系统形式化验证领域仍然存在诸多挑战。本文旨在为研发与验证安全可靠的嵌入式操作系统提供新的理论依据和技术方法。

关键词： 系统维护   还原技术   计算机   应用  

摘要： 在社会经济与科技稳定发展的推动下,促进各个领域的健康发展.其中计算机应用成为人们工作和学习的重要组成部分,而且计算机技术的发展水平已经成为判断社会发展的重要标志,需要得到有关研究工作人员的重视.再加上计算机中有大量的信息,一旦信息受到破坏或损失,则会产生较为严重的影响,甚至信息被窃取会损失一定的经济效益.因此,合理的运用还原技术,不仅可以降低数据所产生的影响,同时可以提高计算技术操作系统维护的效果.基于此,本文主要分析了还原技术的主要特点,并阐述了计算机操作系统中还原技术的应用,仅供参考.

关键词： 应用程序   操作系统   iOS 14  

摘要： 苹果公司(以下简称"苹果")的i OS 13更新可能是这家科技巨头多年来发布的最大的软件升级之一。它彻底改变了操作系统的各个方面,从色彩主题到苹果的内置应用程序,再到登录某些应用程序的方式。这是一次巨大的发布,在某些方面填补了苹果先前落后于Android的空白,并在其他方面领先于其

关键词： 导航卫星   实时操作系统   代码移植   驱动程序   软件设计   芯片结构  

摘要： 随着北斗三号导航卫星系统的发展，星上系统需要提供高性能、高可靠、高稳定的导航服务，并且系统的每颗卫星将通过星间链路与整网其它卫星进行星间数据传输和测量，这些都对星载计算机性能形成新的技术挑战，对星载计算机提出了卫星内部高实时、高可靠、高速率的数据传输需求。因此基于上述需求，中国科学院北斗导航卫星团队和龙芯中科公司共同研发新一代宇航级芯片—龙芯1E300，该芯片与上一代宇航级芯片相比，处理速度更快、存储空间更大、传输速率更快。针对龙芯1E300这款全新的宇航级芯片，首先要完成操作系统移植及驱动程序的软件开发。因此，结合卫星对星载计算机系统的需求，本论文在龙芯1E300宇航级芯片为主构建的硬件环境下，以实时操作系统VxWorks为软件环境，设计能适用于北斗三号导航卫星的星载操作系统移植及驱动程序软件开发方案。本文目标是提出的底层软件方案与目前在轨星载应用层软件结合，形成一套可在轨运行的星载实时软件方案。论文的丰要研究内容包括:　　(1)首先通过开发BSP（板级支持包Board Support Package），适当剪裁和配置VxWorks操作系统，将VxWorks操作系统移植到新型龙芯1E300上。同时针对北斗组网卫星的新需求和龙芯1E300宇航级芯片的特点，合理配置内核参数增强浮点运算、设计操作系统内存管理方案。　　(2)其次，为提升星载软件层次独立性，在本文开发的BSP基础上，通过配置VxWorks内核，在驱动程序中选用新型驱动架构VxBus管理龙芯1E300硬件设备，主要包括串口、中断和时钟。并针对龙芯1E300的串口硬件资源，设计VxBus型串口驱动程序。　　(3)最后针对龙芯1E300宇航级芯片研发的全新高速通信接口SpaceWire，在VxWorks操作系统下，编写SpaceWire总线接口驱动程序，实现高速收发功能。　　最后本文通过模拟在轨运行环境，验证基于龙芯1E300的星载操作系统移植及驱动程序软件方案运行状态。结果表明本文提出的星载软件方案运行状态良好，实现了VxWorks操作系统移植及SpaceWire端口收发功能，提升了星载软件层次性，符合在轨运行需求。

关键词： 梭菌   遗传操作系统   红霉素抗性标记   代谢工程  

摘要： 梭菌ClostridiumdiolisDSM15410（***，产二醇梭菌）是一种非致病，革兰氏阳性厌氧菌。它可以利用甘油、各种糖类甚至木质纤维素水解液生产各种产品，如1,3-丙二醇（1,3-PD）、丁醇等。因此，它被认为是一种极具潜力的生物炼制平台菌株。然而，目前尚无遗传操作技术可对其进行基因改造，这大大限制了该菌作为底盘细胞的可能性。本研究旨在开发出***15410的遗传操作系统以及适用的遗传操作工具。　　首先，敏感性测试表明红霉素抗性标记可用于该菌筛选;接着我们开发了一种突破该菌株Ramp;M系统的方法，即将穿梭质粒预甲基化后电转化导入目标梭菌，发现质粒pXY1（含有pCB102复制子）和pIMP1（含有pIM13复制子）能够在该梭菌中很好的复制，未发生突变或者重排。通过电转化参数优化发现最优参数为：质粒加量2μg，电转电压1.8V，用于感受态制备的细胞OD6001.50，复苏时间9h。基于此最优参数，电转效率为694转化子/μgDNA，较优化前提升了137倍。　　在开发出***15410的遗传操作系统后，我们选取了一些特定功能性内源或外源基因在该菌中强化表达，作为代谢工程的概念性验证。结果表明，强化表达aldH基因使***15410的1,3-丙二醇（1,3-PD）产量提高了41.2%;强化表达Ter基因使丁醇产量提升了54.4%;过表达ATF1基因使该菌株生产乙酸丁酯完成了0到0.64g/L的突破。这证明了目标梭菌遗传操作系统的可用性，以及其作为底盘细胞的潜力。　　最后本研究在***15410遗传操作系统的基础上开发其适用的遗传操作工具。我们以pyrE基因为例验证了Clostron基因中断工具在该菌中可用;然后开发了由CRISPR/Cas系统辅助的碱基编辑器工具。对甘油到1,3-丙二醇合成途径的基因dhaB和dhaC进行了基因编辑尝试，并成功获得了两株碱基编辑突变株***-dhaC(C215T)和***-dhaB(C256T)。在以甘油为唯一碳源的发酵结果中显示***-dhaC(C215T)和***-dhaB(C256T)比野生型菌株的1,3-PD转化率分别降低了14.7%和21.6%（g/g甘油），且***-dhaB(C256T)突变株可直接利用甘油生产0.53g/L丁醇，这是该菌利用甘油生产丁醇的首例报道，暗示该菌有潜力利用甘油生产丁醇。　　本研究首次报道了***15410遗传操作系统的开发，并且开发了其可用于用于代谢工程的遗传操作工具，有望推动该菌分子水平的研究和底盘细胞开发进程。

关键词： 军民融合   空天运输   遥操作系统   净评估   可信度   形式化方法   国产自主可控  

摘要： 为了统筹经济建设与国防建设协同发展,我国提出了“军民融合”国家战略,其核心是促进军民两个领域双向技术交流。空天运输是军民融合发展的重点领域和先导行业,在空天运输嫦娥系列任务中,一个关键组成部分是地面控制中心通过空天运输遥操作系统推送操控信息实现月面巡视器无人自动巡视和科学就位探测。但是,针对我国空天运输领域信息技术国产、自主和可控的发展需求,我国还没有相当的空天运输遥操作系统设计、实施、测试和维护等方面的质量评估方法、技术、体系和标准,在技术层面还缺乏军民融合准入/准出评估机制。围绕上述研究背景和研究问题,本文应用净评估理论,提出了空天运输遥操作系统系统净评估方法,定量认定了探月工程嫦娥系列任务遥操作系统的可信度,建立了空天运输遥操作系统净评估体系,意图保障嫦娥五号任务万无一失,为空天运输领域军民融合战略落地提供技术保障。本文的主要研究工作和创新点如下:(1)首次将净评估理论引入空天运输领域,提出了利用形式化方法建立空天运输遥操作系统净评估指标体系数学模型,借助自主可控的自动化工具采集系统可信证据,从而实现遥操作系统可信度认定的净评估方法。在嫦娥五号任务联调联试过程中,通过净评估方法准确定位了遥操作系统全生命周期的不可信因素,解决了系统质量不可控的问题,实现了遥操作系统联调联试零差错。(2)以遥操作系统相关的软件过程文档、国家军用标准和空天运输领域特性作为净评估指标来源,利用形式化Z语言构建了遥操作系统净评估指标体系数学模型,保障了评估指标的准确性和全面性,解决了嫦娥四号和嫦娥五号任务遥操作系统净评估指标二义性和需求动态变化的问题,为遥操作系统可信证据自动化采集打下基础。(3)以遥操作系统净评估指标体系数学模型为输入,搭建了国产自主可控的空天运输遥操作系统可信证据自动采集平台。在嫦娥四号任务执行前,该平台自动采集了科学客观的嫦娥四号遥操作系统可信证据,确保了嫦娥四号遥操作任务圆满完成。(4)利用偏差最小化方法提出了层次分析法和熵权法结合的组合赋权法。针对数学理论赋权方法的不实际性问题,在航天信息资源国产化的前提下,借助可视化技术实现了近十年来国家载人航天和探月工程历次航天任务数据的长期保存,完成了净评估前期知识积累。同时,构建了遥操作系统净评估虚拟仿真环境,通过回放和论证净评估过程,实现了工程实践数据持续优化数学理论赋权模型的研究方案,提高了净评估指标赋权的可靠性和可信性。(5)针对空天运输领域信息技术自主可控的核心需求,在Windows和国产麒麟操作系统上完成了探月工程嫦娥系列任务遥操作系统的设计、开发、测试、维护和评估,实现了跨平台且具有自主知识产权的航天任务信息推送平台,为嫦娥系列任务执行提供了安全保障。上述研究成果经探月工程二期实战检验,实现了遥操作系统可信度认定,精准实施并圆满完成了嫦娥三号和嫦娥四号任务,并通过了GJB 9001C-2017武器装备质量管理体系认证,为探月工程后续任务和火星探测任务信息系统的开发、质量评估和改进提供了技术框架。

关键词： 工业互联网   《中国经济周刊》   “最后一公里”   操作系统  

摘要： "中国首届工业互联网大赛"在2019年年底举行。赛事规格高,由工信部指导,富士康、石化盈科、中国联通、中国电信、三一重工、海尔数字、中兴通讯等从事工业互联网业务的国内知名企业几乎都参加了。大赛覆盖网络、平台、安全工业互联网三大体系,设置五大赛题,分别是工业互联网网络应用方向、工业互联网平台应用方向、工业互联网安全应用方

关键词： 实践性   团队精神   奉献精神   立德树人  

摘要： 《Linux操作系统与应用》是一门实践性很强的专业课,学生在掌握操作系统的基本原理和指令后,更多的是需要在计算机上完成一定项目的代码编写.为了达到更好的育人效果,将团队精神和奉献精神融入到课程实践中,通过对实践环节的精心设计,让学生充分融入到项目当中,达到立德树人的效果.

关键词： SSH   PuF FY   操作系统   Linux  

摘要： 工具PuTTY是一款提供Telnet、SSH和串行接口连接等服务的源代码开放式免费软件,不管是应用于远程登录Windows还是Linux操作系统,使用极为便捷。本文以Windows7操作系统平台为例,分别尝试使用PuTTY来与Windows10和树莓派(Linux操作系统)进行远程登录会话。

关键词： 电池管理系统   AUTOSAR   复杂驱动   运行时环境   操作系统  

摘要： 面对严峻的环境问题,各国都在致力于发展混合动力汽车,以实现节能减排。48V混合动力电池由于成本低,节油效果好,可在未来的时间里为整车提供有效的启停方案。本文以48V混合动力电池管理系统（BMS）为研究对象,研究目的是设计一套具有总电压采集、总电流采集、单体电压采集、温度采集、单体均衡、状态估算、历史信息存储和系统时间记录、数据交互等功能完善的BMS。首先,根据48V BMS的硬件需求和方案对比,分析BMS采用集中式拓扑结构的合理性,设计了48V BMS主从一体电路板。硬件电路包括MCU最小系统电路、电源变换电路、电池参数监控模块电路、电池信息管理模块电路等的设计,为软件算法的实现奠定基础。其次,通过分析对比BMS传统的软件架构和汽车开放系统架构（AUTOSAR）的优缺点,本文采用软件层次性好、复用性强的AUTOSAR架构进行BMS软件设计。基于AUTOSAR规范的BMS软件设计,包括BMS软件架构设计、BMS系统约束文件设计、系统服务层设计与配置,复杂驱动设计、IO硬件抽象层设计、运行时环境（RTE）和操作系统（OS）任务映射及规划、以及微控制抽象层的设计,并对软件代码进行集成和测试。最后,通过搭建实验测试环境,对系统进行功能测试与分析。试验结果表明,BMS采集数据精度高,单体一致性好,系统运行稳定可靠,满足实际功能需求。