● 摘要
在航空电子领域，随着飞行器的功能需求日渐丰富，硬件平台的性能不断提高，系统的集成度不断提高，单芯片计算机所能提供的计算能力已经能够满足多个航空模块的的整体性能需求，航电系统正向着综合化方向发展。业界提出综合化航空电子系统(IMA，Integrated Modular Avionics)，目的在于将服务和资源进行整合优化，从而满足航电系统的体积、重量以及功耗(SWaP)等设计约束。然而，航电系统的综合化也带来了例如模块之间运行干扰、通信干扰、错误无法隔离等问题。业界提出了ARINC653规范来构建能够进行错误隔离的分区系统，这一标准能够在带来低功耗、集成度高等方面好处的同时，解决综合化带来的其他问题。然而，随着单芯片处理器核心数量不断增加，多核处理器对传统操作系统结构带来了挑战，主要体现在可扩展性，尽管学术界提出了如FOS，Barrelfish等MultiKernel操作系统，但是这些系统都没有实时性考虑，不能直接应用在航电领域。因此，构建同时满足IMA可扩展性以及实时性要求的系统，正是航电领域一个重要的研究目标。只有同时支持多核系统并且能够满足实时性要求的新一代操作系统，才能应对未来航电发展愈加丰富的功能、性能要求。 本文的主要研究目标为构建能够满足IMA可扩展性要求的分区系统框架，在此基础上对框架实时性进行测试和分析，提出对框架实时性的改进思路，为本文后续工作奠定基础。IMA系统主要由底层MOS(module OS)和上层POS(partition OS)组成。本文将采用支持众核的Barrelfish作为底层MOS实现，满足可扩展性要求，采用实时内核VxWorks作为上层POS实现，便于对系统框架的实时性分析。本文在系统对实时性的支持上进行了详尽的实验，通过测试POS的中断延迟、上下文切换时间实时参数，将测试结果和VxWorks直接运行于硬件平台上的相应参数进行对比，从而分析底层系统对其实时性的影响，最终提出对底层系统实时性的改进建议。