摘   要

        随着汽车电子控制系统日趋复杂，而车用微处理器中性能与功耗间的矛盾发展却日益突出，未来汽车高端电子领域引入多核微处理器几乎成为了不可逆转的趋势，同时将给该领域的实时操作系统带来新的挑战。

        本文以单核实时操作系统 TOPPERS/ASP 内核作为研究基础，结合同构多核处理器的硬件特性以及汽车电子领域的特点，设计与实现了一款支持同构多核的嵌入式实时操作系统内核原型 MCORE-OS。其中，涉及的主要研究工作总结为如下几方面：依据μITRON 4.0 标准规范，结合同构多核环境的应用需求，本文研究和分析了开源 TOPPERS/ASP 内核在多核环境中存在的问题，并提出了一个在处理器核心数目方面易于扩展且支持同构多核微处理器的实时操作系统整体框架，包括系统架构模型、并行任务调度模型。

        然后适当结合汽车电子领域的特点，本文提出了一个多核支持解决方案：基于核间中断与内存共享的核间系统调用机制，用于解决运行实体的核间通信问题；基于核间系统调用的任务迁移及自动迁移机制，用于解决核间负载均衡问题；基于“读-修改-写”原子操作的自旋锁机制，用于解决核间资源互斥访问问题。

        最后，本文在前面提出的多核支持解决方案基础上扩展与改进了开源TOPPERS/ASP 内核中关于系统引导、任务调度、分派器、同步与通信、中断处理、时间管理、内存管理等机制，并完成了相关编码、测试和调试工作。同时，成功移植 MCORE-OS 至基于 PowerPC MPC8641D 同构双核微处理器构建的实验平台， 并针对扩展与新增部分完成了功能测试与验证。 测试结果表明， MCORE-OS目前在基于 PowerPC MPC8641D 同构双核处理器构建的实验平台上整体表现稳定。

关键词：实时操作系统；同构多核；TOPPERS/ASP；汽车电子；核间系统调用；任务迁移

 论文报告