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基于SMP架构的嵌入式多核操作系统研究与实现开题报告
1.研究背景
随着现代嵌入式系统中的处理器核心数量越来越多，如何高效地利用多核技术以及保证操作系统的实时性、可靠性和安全性，已成为嵌入式系统领域的重要研究课题。SMP（SymmetricMulti-Processing）是一种多核处理器架构，其核心特点是各个内核之间具有相同的特性和资源。当前已经有不少嵌入式多核操作系统采用了SMP架构，在实现高效利用多核技术的同时，需要解决多核同步、互斥、调度、负载均衡等关键问题。
2.研究目的
本文旨在研究及实现基于SMP架构的嵌入式多核操作系统，重点解决以下问题：
（1）实现多核同步、互斥机制，确保多核CPU之间的协同任务执行；
（2）设计高效的调度算法，轻量级的任务切换，尽可能地减少多核操作系统的延迟；
（3）实现负载均衡，保证多核CPU之间负载均衡，防止资源浪费；
（4）考虑安全性和实时性。在保证多核操作系统实时性的同时，加强对多核架构下系统安全的考虑。
3.研究内容
（1）多核同步、互斥机制。实现Mutex、Semaphore等同步、互斥机制，以确保多核CPU之间的协同任务执行。
（2）调度算法。设计基于抢占式的调度算法，并进行优化。实现轻量级的任务切换，尽可能地减少多核操作系统的延迟。
（3）负载均衡。采用分布式调度策略，实现任务的负载均衡。在保证多核CPU之间负载均衡的同时，防止资源浪费。
（4）实时性与安全性。在多核操作系统实时性的前提下，加强对多核架构下系统安全的考虑。采用时间片轮转、实时优先级等方法，提高多核操作系统实时性。在处理器级别增强安全性，采用硬件保护技术、内存保护技术等方法，防止外部攻击。
4.预期成果
（1）基于SMP架构的嵌入式多核操作系统；
（2）支持多核同步、互斥机制的操作系统内核；
（3）支持分布式调度的优化系统调度算法；
（4）支持负载均衡的多核操作系统；
（5）支持实时性和安全性的多核操作系统。
5.研究方法
采用分析法、理论研究法、实验研究法相结合的研究方法，首先对SMP架构下的多核操作系统进行分析和设计，然后进行理论的分析和仿真实验以验证其正确性和有效性，并与已有的多核操作系统进行对比评估。
6.论文结构
本文将分为五个部分：第一部分为绪论，介绍本文的研究背景、研究意义、研究内容和方法、预期成果等；第二部分为多核同步、互斥机制，详细讨论Mutex、Semaphore等同步、互斥机制的实现；第三部分为系统调度算法，详细讨论系统调度算法的设计和优化；第四部分为负载均衡，详细讨论任务的负载均衡策略；第五部分为多核操作系统的实时性和安全性，详细讨论实时性和安全性的保证措施；最后进行总结和展望。