随着电子技术的发展,软/硬件资源日益增多,嵌入式系统日益普适化和多样化。嵌入式操作系统除了提供传统实时操作系统的功能之外,还需要根据用户的需求支持许多通用操作系统的功能,包括文件系统、网络协议、用户界面等。许多嵌入式系统还要求操作系统能够支持高性能的多媒体处理和信号处理等应用。此外,越来越多的设备连接到网络环境,安全问题显得日益重要。因此,嵌入式操作系统正面临来自许多方面的困难问题,包括扩展性、实时性、通用性、高效性和安全性等。为了支持这些多样化的应用需求,业内各机构提出了一些解决方案。例如,构件技术主要解决操作系统的扩展性问题,双内核技术主要解决操作系统如何同时满足实时性和通用性的问题。 构件技术通过预定义的模块组合,创建复杂的软件系统,是当前主流的开发方式。采用构件化方法设计可配置的操作系统,具有开发时间短、支持构件重用、灵活的可扩展性和良好的可移植性等优点。然而,主流构件技术用于嵌入式操作系统有许多缺点,如实时性差、代码体积大、运行速度慢等。研究构件化的嵌入式操作系统,需要解决三个关键难题:保证构件化运行环境的高效性:保证对若干重要应用领域的支持,包括信号处理和多媒体处理;保证系统能够同时满足安全性、实时性和通用性。 本文针对构件化嵌入式操作系统技术展开深入研究,提出一种多内核操作系统技术,设计并实现了一个构件化嵌入式操作系统Pcanel及其构件模型和数据流框架。本文的主要贡献和创新点表现为如下工作: 1) 提出了一种多内核操作系统技术(简称多内核技术):一个操作系统由多个内核以及一组实现特定功能的构件组成,可支持多样化的应用;构件按结构分为两类,第一类是在运行时包含所有功能的执行代码的构件,称为功能式构件,第二:类是在运行时动态加载外部执行代码的构件,称为框架式构件;内核按职能分为四类,第一类是支持构件之间通用的通信和协同工作的内核,第二类是支持构件之间高性能数据传输和调度的内核,第三类是支持框架式构件之间计算资源的分区的内核,第四类是实现框架式构件运行形式的