[發明專利]多操作系統協同工作實現方法

無效

• 申請號: 200710068438.3
• 申請日: 2007-05-09
• 公開（公告）號: CN101051282A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 陳天洲;張楠;胡威;馬吉軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/445
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 唐銀益

技術領域

本發明涉及嵌入式操作系統領域，更具體的說，是涉及一種多操作系統協同工作實現方法。

背景技術

隨著計算機技術的發展和人們對效率的追求，操作系統由單任務變為多任務，又由多任務變成多線程并行。而如今，除了需要不斷提高單一操作系統上程序的并行度外，越來越多的工作環境中也需要多操作系統同時運行。

虛擬化技術的出現滿足了這個要求。它允許一個平臺同時運行多個操作系統，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率，同時為程序設計人員提供了極大的便利。而實現虛擬化技術的軟件就被稱為虛擬機。

另外，由于工業、航天、遠程醫療的需要，特別是在嵌入式設備上，各種各樣實時系統也在不斷發展。所謂實時系統，即系統的正確性不僅依賴于計算結果的正確性，還取決于輸出結果時間的及時性。而判斷一個系統是否是實時主要有以下兩個指標：中斷延遲和搶占延遲。

如果一個系統以上兩個指標是確定的、可預測的，那么就可以說該系統是實時的，許多實時操作系統比如RTlinux和Vxworks都支持內核可搶占，因此在這些方面都有著很高的性能。同時，一些涉及軟硬件方面的策略也可以改善實時性能，比如cache技術、關中斷和Linux2.6內核中的O(1)調度算法。

在現有的實時操作系統中，為了進一步減少實時響應的時間，所采用的技術主要有兩種：第一種方法是減少系統時鐘粒度。這種方法縮短了實時任務響應的時間，但是卻提高了時鐘中斷中斷處理過程在CPU運行時間中所占的百分比，致使系統性能提升受到限制。第二種方法將系統分為實時核與非實時核兩個部分，分別處理實時任務和非實時任務。由于實時核的功能包括處理實時中斷，傳遞非實時中斷給非實時核，以及向非實時核提供硬件操作和中斷處理的虛擬接口，這就極大的提高了該實時系統的設計時間，而且設計人員葉需要對非實時核(一般為一個普通的操作系統)的底層代碼進行大量的修改，因而不利于開發和移植。同時統一的存儲空間使非實時任務的運行對實時任務的運行造成一定的影響，比如內存的換進換出，而且系統可靠性也被降低。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種多操作系統協同工作實現方法。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的。

一種多操作系統協同工作實現方法，包括以下步驟：

(1)啟動通用操作系統：

啟動通用操作系統，將實時系統裝載進入處理器內置的靜態隨機存儲器中，該通用操作系統繼續運行并等待實時中斷的到來；

(2)接收實時中斷：

通用操作系統響應任意時刻到來的實時中斷，接收實時中斷并進入實時中斷處理函數，并保存實時中斷上下文；

(3)保存通用操作系統的運行時關鍵信息：

首先用實時系統中新的實時中斷處理函數替換當前正在運行的通用操作系統的實時中斷處理函數，并保存被替換的實時中斷處理函數的入口，同時保存運行時關鍵信息，然后執行跳轉指令，進入靜態隨機存儲器中的實時系統；

(4)實時系統的執行：

運行靜態隨機存儲器中的實時系統，完成相應實時任務；

(5)實時任務運行完成，進入第二次實時中斷，準備退出實時系統：

第二次實時中斷到來，進入所述替換后的實時系統的實時中斷處理函數，保存當前實時系統的上下文，準備退出；

(6)修改返回地址：

將進入第二次實時中斷前所保存的上下文中的返回地址改為通用操作系統在將控制權交給實時系統前所運行的地址，在實時系統中斷處理返回時恰好返回到通用操作系統的下一條指令，使該通用操作系統能夠繼續運行，繼續處理步驟(2)中該通用操作系統實時中斷的未完成部分；

(7)退出中斷，返回通用操作系統：

恢復第二次實時中斷的上下文，由于該上下文中的返回地址已經被修改，所以返回到通用操作系統在步驟(4)執行前的地址處，該地址的上一條指令的功能是執行跳轉進入靜態隨機存儲器，因此通用操作系統得以繼續運行；

(8)退出通用操作系統實時中斷：

退出通用操作系統的實時中斷處理函數，恢復步驟(2)中保存的實時中斷上下文。

作為一種改進，在ARM體系結構下的通用操作系統，其運行時關鍵信息包括程序計數器、程序狀態寄存器和R0至R12寄存器。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：