随着移动互联网的快速发展,智能设备已经广泛应用于日常工作生活和军事等领域,与此同时,智能设备承载着大量隐私数据和敏感操作,因此安全性问题越来越突出。为此,ARM公司提出了TrustZone技术,该技术将计算机软硬件资源划分为普通世界和安全世界,通过硬件隔离的方式在安全世界中可以构建一个安全可信执行环境,用于保护系统敏感数据和操作不被恶意软件所窃取。该技术已得到广泛应用,目前国产处理器如华为鲲鹏和飞腾等处理器都支持TrustZone技术。安全性得到保障的同时,基于TrustZone的服务调用过程由于增加了内部通信过程,服务性能相比于本地执行过程有明显下降,尤其对于高负荷应用影响更为明显。而从系统角度出发,影响系统性能的基本要素往往是结构设计的制约,因此从通信的架构方向对TrustZone服务性能进行改进是个值得重视的方向。本论文在深入了解现有TrustZone技术的运行机制的基础上,细致定量分析通信过程各个阶段对系统的影响,将制约性能提升的关键因素定位到世界切换、中断处理、共享内存管理和数据拷贝四个方面。在此基础上,本文分析了现有TrustZone在通信服务架构上的设计不足,指出现有TrustZone调用模型是同步阻塞式的服务模型,无法进行异核异步调用,系统性能不高,对于高负荷安全应用,CPU实时性无法保障。基于上述现有同步调用过程中各个阶段对系统的影响,本论文在不改变现有TrustZone服务架构的前提下,通过合理设置参数、配置更加灵活的中断响应方式、提供多种共享内存分配方式和减少共享内存拷贝四个方面给出通信优化办法,并结合实际应用验证了方法的有效性。在此基础上,考虑到现有TrustZone的同步调用模型无法实现应用并行,无力应对高负荷任务的通信需求,针对TrustZone结构性的不足,改进了现有TrustZone服务架构,设计并实现了基于中断的异步多核调用通信系统。该系统利用中断实现了不同CPU核间异步的消息通知,配合共享内存进行数据传递,实现了不同世界并行执行和异核调用,解决了CPU实时性问题,并结合实际应用验证了系统的可用性和有效性。