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关键词： 微内核操作系统   POSIX标准   C库函数   重定位技术   信号处理技术  

摘要： 日益复杂化的需求催生出了愈发庞杂的嵌入式系统,而为了保证系统的安全性、实时性、低功耗特性,并适用于一些资源受限的应用场景,微内核架构应运而生。在进行操作系统开发时,希望能够兼顾Linux开发习惯,以便于开发工作。又因为Linux符合POSIX标准,故此微内核操作系统也需要符合POSIX标准。POSIX标准是一套为解决软件可移植性问题而设立的接口标准。主流操作系统:Linux和Unix都符合POSIX标准。POSIX标准又可分为POSIX.1和POSIX.13等,其中POSIX.1主要面向桌面和服务器,而POISX.13面向实时系统,因而微内核操作系统选择了POSIX.13规范。而针对嵌入式实时系统,POSIX-PSE51标准是POSIX标准的一个子集,同时也是最小的子集,它不需要多进程(线程),符合微内核中只有线程概念的情况,所以要实现POSIX-PSE51标准。本文对微内核技术和宏内核技术的优缺点进行了深入的研究和分析,并结合了mginkgo微内核操作系统的系统服务设计和具体情况,从POSIX-PSE51标准包含的内容开始进行分析,到对库函数的编译链接过程进行研究,再之后对库函数的性能优化进行研究与实现,以此完成符合POSIX-PSE51标准的微内核操作系统的主要工作,本文重点研究了以下三个部分,其主要内容包括:***标准中,针对团队自研的mginkgo微内核操作系统采用的库函数结构设计、库函数具体实现和优化措施,以及动态库重定位技术、信号处理技术,并对编译出的库的空间大小进行优化,提高程序的空间性能;2.缓冲区技术,对数据结构、方法实现,以及实现原理与流程进行了阐述,并且引入了预读技术与哈夫曼压缩技术来提高缓冲区的效率;3.安全相关技术,采用了“金丝雀”技术、边界值技术、校验和技术,并针对这三种技术进行了多安全技术融合,以此提高缓冲区的安全性、可靠性,同时引入了锁优化技术,在POSIX的基础上,引入了无锁队列、RCU机制、分段锁三种锁优化技术,来提高系统的安全性与并行性。最后,在ARM Cortex-A7 So C开发板上完成相关的功能测试、性能测试。通过对测试结果的研究与分析可以发现本论文设计并实现的微内核操作系统符合预期标准,实现了符合POSIX-PSE51标准的微内核操作系统这一需求,提高了微内核操作系统的兼容性和应用程序的可移植性。

关键词： 实时操作系统  

ISBN: (纸本)9787512440418

摘要： 本书以RT-Thread操作系统为例，阐述了物联网项目开发中，实时操作系统的作用、内核原理、组件技术以及如何利用其组件化开发平台搭建实际的物联网项目。

关键词： 操作系统内核   龙芯架构   内存管理   中断管理   中文字库  

摘要： 操作系统是计算机中最重要的程序,不仅为其他软件的运行提供底层硬件及各类资源的管理服务支持,而且为用户提供与系统软硬件打交道的交互接口。近年来,伴随美西方对我国信息技术及华为等知名企业的极限封锁和打压,计算机核心技术自主创新及实现关键技术国产化和自主可控变得十分重要且迫切。因此,本论文以具备国产自主知识产权特征的Loong Arch指令集及体系架构为目标运行平台,探讨操作系统内核的设计、实现及自主研发技术路线,从而为操作系统自主可控和保障国家信息安全提供有力的借鉴意义。本文在研究分析龙芯处理器及Loong Arch指令集体系架构的基础上,综合运用Loong Arch汇编语言及C语言,编程设计并实现了支持中文字符的操作系统内核。本文首先讨论分析了龙芯架构平台的硬件特性和UEFI启动加载内核的方法,然后开展操作系统内核核心功能的设计与实现,包括拥有优先级调度算法的进程管理模块、基于四级页表机制的内存管理模块、支持文件基本读写的简单文件系统以及包含时钟中断和异常中断处理在内的中断管理模块。此外,基于HZK16中文字库所提供的字模,本文实现了在GB2312编码规范下的中文字符显示的图形界面,为用户应用程序提供了交互式使用的运行环境。在系统原型构建过程中,本文采用了迭代式开发的方法,基于Loong Arch交叉编译工具及make和Makefile实现了项目文件的辅助管理与编译自动化。在操作系统内核开发过程中,使用QEMU虚拟机工具软件模拟龙芯处理器环境,及时进行测试与验证,以确保内核功能实现的正确性。最后,论文总结了工作的研究成果、重点难点及创新性贡献,提出了系统原型的改进目标和优化方向,并展望了基于国产指令集处理器的自主可控操作系统内核在未来的发展和努力方向。

关键词： 操作系统  

ISBN: (纸本)9787512149991

摘要： 本书围绕ICICOS系统管理和服务器应用技术展开, 由浅入深、循序渐进地介绍了ICICOS运维中的要点和如何解决遇到的问题, 主要内容包括: ICICOS的介绍与使用、ICICOS用户和组账号的管理、文件权限和归属的管理、磁盘的分区和格式化操作、文件系统挂载、逻辑卷管理、Linux的引导过程、系统服务控制、启动过程优化、网络设置、服务器配置Shell脚本应用等。

关键词： 矿用自救器   模拟操作系统   硬件设计   软件开发   传感器   人脸识别   数据库  

摘要： 煤矿安全一直是重中之重，矿用自救器是下井工人在灾害发生时唯一的逃生工具。针对自救器使用培训上面存在的诸多问题,本文基于GD32F103CBT6芯片设计了一套集传感器技术、人脸识别技术、数据库技术于一体的自救器模拟操作系统，用于供下井人员在井上进行自救器操作的日常练习，保证每名人员在下井前都能熟练掌握自救器的正确操作方法。本文的研究工作如下:　　(1)通过文献研究并结合市场调研情况，综述了煤矿自救器培训设备研究进展，分析了煤矿企业在自救器培训方法上存在的不足，提出了研发自救器模拟培训系统的技术方案。　　(2)分析目前煤炭企业主要使用的自救器类型，分析其内部的原理构造，对自救器的操作动作步骤进行拆解。仿真设计出自救器模拟结构件，并选择合适的传感器以及传感器的安装位置，通过传感器的触发状态来判断对自救器的操作动作是否完成。　　(3)对硬件电路进行设计，以GD32F103CBT6芯片为核心，实现传感器的触发状态信息采集，并通过串口转网口模块将信息发送到上位机软件，并分析收集到的不同传感器触发状态信息所对应的自救器操作动作。　　(4)对立式一体机进行设计，并将其作为上位机软件的载体以及自救器模拟操作的平台。对PCA算法进行优化，提出了一种融合了图像预处理技术、PCA和LDA的人脸识别算法，实现人脸识别，确认操作人员身份。设计上位机软件，接受硬件电路发送的传感器触发状态数据，通过分析数据的变化来实现自救器操作动作的实时显示以及操作结果的显示，并将结果信息发送到后台服务器。　　(5)基于MySQL数据库搭建后台服务器，用于储存工人的身份信息和操作结果信息,供企业领导随时查看、导出。分析了自救器、一体机、后台服务器三者之间的数据传递方式，实现了三机联动。　　(6)经过在煤矿企业实地测试，结果表明自救器模拟操作系统在提高工人的自救器操作熟练度方面效果显著。

关键词： 高压燃气计量   流量积算仪   鸿蒙操作系统  

摘要： 随着我国经济发展和城市化进程的加速,天然气的使用越来越广泛,对于燃气测量的环境和要求也有着巨大的改变。由于流量积算仪具有能成系统、多功能、高精度、网络化等优势,目前被广泛应用于高压燃气的流量计量中。本文首先介绍了国内外流量积算仪现状,引出了高压积算仪的特点和设计需求,并提出了整个积算仪的研制方案。再针对鸿蒙操作系统的特点、架构以及整个移植过程进行了介绍和分析。该方案包括硬件平台设计、软件系统开发和测试验证三个阶段。具体而言,硬件设计阶段主要涉及主控芯片、外设、传感器的选择以及信号调理电路设计;系统开发阶段则包括实时数据采集、数据处理算法设计等,在数据处理过程中,通过优化算法和软件计算过程达到了特殊高压环境下和普通压力环境下流量测量的目标准确度;测试验证阶段则通过实际的流量计样机进行性能测试、流量准确度检测及整体系统实时性检测。本文高压燃气流量积算仪的主要工作以及达成情况如下:1.为保证软件的全国产化并更好的实现积算仪的多项功能要求,对整个积算仪采用了国产鸿蒙操作系统对其平台实现资源分配和任务调度。2.积算仪的流量计算模型可适配多种类型流量计,包括速度型或差压式流量计,最终求得流量的标况流量。实验环节验证了积算仪适配速度型流量计的计量精度,达到了国家标准规定的1.0级。3.针对不同环境设计实现了积算仪的两种压缩因子计算模型,对算法和计算过程进行优化保证了对高压(大于1MPa小于12MPa)、超高压(大于12MPa小于90MPa)燃气的计量精度也能达到1.0级。实验环节验证了不同压力下,两种计算模型的计量精度。4.积算仪通过鸿蒙系统的任务调度功能把整个数据采集、计算、数据存储和上传部分分成多个任务,更好的控制每个部分完成的时间。实验环节中,数据采集周期设置为1s,整个系统使用统一的定时器,完成了1s内积算仪对数据的处理实时。本文基于STM32搭建的嵌入式平台,在Harmony OS中,设计了高压燃气流量积算仪,其具备高压环境适用、高精度、多功能、适用范围广、网络化等特点,达到了预期任务目标。

关键词： 多核处理器   众核处理器   任务调度   嵌入式实时操作系统  

摘要： 随着嵌入式技术的提升与产品需求的扩大,现今行业对处理器性能与效率要求更为严格,传统单核模式存在性能瓶颈,于是引入了多核处理器,在多核环境下,处理器中对每个核的频率要求有所放宽,处理器性能易于提升。但在为其配置操作系统时需要考虑到多核之间的缓存划分、共享资源管理等问题。随着核数的增加,由多核变为众核,上述系统维护开销逐渐增大变得更加不可忽视。另一方面,随着嵌入式系统应用场景的增多,单一系统需要集成的功能更趋于多样化,任务难以通过单一度量进行比较,例如在雷达电侦的部分领域中,部署在设备上的嵌入式操作系统,不仅需要满足任务实时响应需求,同时还需要兼具复杂计算处理、综合化管理模块等其他通用功能。本文从上述问题出发,对众核环境下嵌入式实时操作系统中的调度处理方法进行研究。基于操作系统的任务绑定机制,提出了一种分组绑定的实时域划分机制,对实时与通用任务划分处理,并根据处理器硬件特性,优化实时部分的调度方式,提供了一种簇分组的调度方法。选用Re Works嵌入式实时操作系统进行实验验证,在FT-2000+众核处理器上移植部署修改后的嵌入式操作系统并进行系统测试与分析。实验表明,修改后的操作系统可以合理的对任务进行分配,保证实时任务的实时性,降低维护开销。

关键词： 双边遥操作   数据注入攻击   稳定性   攻击检测器  

摘要： 对于双边遥操作系统而言,主从两端信号交互的时效性是最为重要的,故主从两对于双边遥操作系统而言,主从两端信号交互的时效性是最为重要的,故主从两端通过网络通道进行数据包的交互。与此同时,该系统面临着网络攻击的威胁。数据注入攻击是一种能破坏系统稳定性且被广泛研究的网络攻击。本文主要针对如何检测双边遥操作系统的数据包是否受到了数据注入攻击、以及当系统被攻击时的控制器设计。本文的研究工作如下: 研究了双边遥操作系统中线下最下二乘法的数据注入攻击检测和自适应控制的问题。该线下攻击检测器主要用来保护固定动作不受到网络攻击的影响。受到攻击的数据包将会被丢弃,并用伯努利丢包模型来描述网络通道中受攻击数据包和网络丢包。通过设计自适应控制器保证主从两端动作的同步性。利用李亚普洛夫分析方法给出在数据注入攻击下系统的稳定性条件,通过仿真展现该控制策略的有效性。 分析了双边遥操作系统中线上数据注入攻击检测器和控制的问题。线上数据注入攻击检测器是卡方检测构成的,确保系统不会接受任何错误的数据包。在主从两端的数据包进行交互之时,系统标记每个发送出去的数据包,同时在接受数据包时,依据检验标记是否和预期的结果相同来判断系统是否受到攻击。伯努利丢包模型来描述系统中的数据包是否受到攻击。未受到攻击的数据包将应用到PD控制器当中,并用给出了该系统达到全局渐进稳定的条件。 上述分别提出了线上和线下的数据注入攻击检测器,在这基础之上设计了PD控制器,给出了当系统受到攻击时PD控制比例增益和阻尼增益的设计方法。当攻击检测器将受到攻击的数据包丢弃时,这两种控制策略较好的保持主从两端的同步。通过李亚普洛夫函数的方法证明了控制策略能确保系统处于稳定状态。最后,通过仿真展现了与传统的PD控制器上的不同。

关键词： Linux操作系统  

ISBN: (纸本)9787121450761

摘要： 本书分为12章，第1章为操作系统的安装与基础操作；第2章为操作系统的常用软件；第3章为系统安全与保护；第4章为终端和命令操作基础；第5章为编辑文本；第6章为用户、组群及文件权限管理；第7章为进程管理与系统监视；第8章为网络配置及远程登录；第9章为软件包管理；第10章为磁盘管理与文件搜索；第11章为编译程序；第12章为shell脚本编程。