基于Forth虚拟机的嵌入式多任务操作系统体系架构研究

面对越来越复杂的嵌入式应用需求以及当今嵌入式操作系统研究领域亟待解决的重构、移植、维护、可信、多核、众核等诸多难题,采用Forth虚拟机技术,对基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统关键技术进行探索,提出一种具有良好扩展和移植特性、高效精简的基于Forth虚拟机的嵌入式多任务操作系统体系架构。该架构采用分类存储映射、Forth向量定义和用户变量分离,实现了代码共享和多任务管理。实验结果表明,基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统在发挥Forth系统固有特性的同时,减少了资源占用,提高了系统的灵活性及运行效率。     

嵌入式Forth虚拟机架构的多任务调度算法设计与实现

针对嵌入式应用领域对操作系统在重构、扩展、移植、交互、安全、高效等方面日趋苛刻的现实需求及Forth系统所固有的特性,采用Forth虚拟机技术,对基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统关键技术进行探索,提出一种具有良好扩展和移植特性、高效精简的基于Forth虚拟机架构的嵌入式多任务操作系统调度算法。该算法采用了以Forth虚拟机指令同步的协同式多任务调度机制,缩短了任务切换时间,将上下文切换操作简化为只需保存数据堆栈指针。实验结果表明,基于Forth虚拟机架构的多任务调度算法发挥了Forth系统所固有的特性,针对特定应用,提高了效率,适合资源有限的嵌入式环境。     

基于异构多核平台低能耗周期任务调度算法

针对异构多核平台存在的高能耗问题，提出一种运用优化理论求解周期任务最优能耗分配方案的算法。该算法对周期任务的最优能耗问题进行建模，并对模型添加限制条件。根据优化理论将二进制整数规划问题松弛化后得到凸优化问题，通过内点法求解优化问题并得到松弛化的分配矩阵，对分配矩阵进行判决处理后得到部分任务的分配方案。在此基础上，通过迭代的方式求得剩余任务的分配方案。实验结果表明，该分配方案产生的能耗与同类优化理论算法相比能耗降低约1.4%，与能耗相当的优化理论算法相比执行时间减少86%，且仅比理论最优能耗值高2.6%。     

基于BREW平台的嵌入式Java虚拟机研究与实现

在深入研究了BREW和J2ME的实现原理及应用开发机制的基础上,实现了BREW平台的Java扩展,使得在BREW平台上运行Java应用程序成为可能.     

基于Zend虚拟机的Hash碰撞及DoS攻击分析

由于服务器或应用程序中Hash碰撞漏洞的存在,攻击者可能会利用该漏洞向服务器注入大量无用数据．致使CPU进程停留在碰撞数据的处理操作上,从而实现DoS攻击的目的。针对此M题,本文提出一种在Zend虚拟机中原始键值Key在完全碰撞和完全不碰撞2种情况下,程序执行效率与原始键值数量n的关系分析算法。通过DJBX33A算法和存储碰撞数据的双向链表结构,构造PHP中2n（n∈[3,31]）个元素的数组并以之为测试对象,得到2种情况下程序运行时间与n的关系,结果表明：当n≤16时,2种情况下程序执行时间均随n的增长而增长;当n〉16时,只有第2种情况下程序执行时间会随n的增长而增长。并对Zend虚拟机中DoS攻击进行了分析。     

基于中断的实时任务调度策略

针对嵌入式实时系统设计中,前后台系统实时性差,实时内核开销大的问题,利用中断与实时任务本身特点,提出并设计实现了基于中断的实时任务调度策略,在不增加系统资源开销、价格开销的情况下达到与采用实时内核相当的实时性能.     

嵌入式Java虚拟机的改进

本文研究了Java技术在嵌入式领域应用中所存在的系统占用资源较多和程序执行效率较低两个关键性难题。在研究国内外目前应用于嵌入式Java虚拟机中的各种性能优化技术和尚待解决的问题的基础上,尝试从对垃圾回收方式改进和虚拟机内部结构改造两方面对两个难题提出了解决的新方法。结合在垃圾回收和虚拟机内部结构方面的改进,本文搭建了一个新的改进型嵌入式Java虚拟机。     

嵌入式突发任务调度方法研究与仿真

面对突发任务调度过程中存在卡顿、负载均衡分配效果不佳等情况,对基于Forth虚拟机技术的嵌入式突发任务调度展开仿真探索.利用Forth虚拟机构建嵌入式突发任务调度框架,其中任务控制块利用任务R/D堆栈形成任务映像后,利用RAM模块形成任务信息块并在FLASH任务字典内创建任务名词,利用静态分配方式经过创建、初始化等步骤...     

基于ST20嵌入式系统的Java虚拟机研究与移植

分析了开放源码的Java虚拟机Kaffe的结构、运行机制,并针对DVB（Digital Video Broadcast）字机顶盒软件架构中对基于Java虚拟机的MHP（Multimedia Home Platform）中间件研发的需求，研究了将Kaffe移植到Sti5516处理器和其专用0S20操作系统的关键技术,给出了相应的移植方案。对深入了解MHP在数字机顶盒中的应用给出了研究方向和基本思路。     

嵌入式Forth操作系统实时调度算法研究

针对目前嵌入式Forth操作系统中缺乏实时调度机制的问题,对基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统中多任务调度的关键技术进行了研究。采用Forth虚拟机技术,新定义了一种中断任务类型来处理实时突发事件,并给出了一种新的任务调度算法来调度 Forth系统中终端任务、后台任务以及中断任务顺利运行。实验结果表明,改进后的 Forth 系统能够通过实时调度处理突发事件,并且实时响应度高,尤其适用于对实时性有要求的嵌入式环境中,以满足日趋复杂的嵌入式环境对高效操作系统和 Forth 技术的应用需求。     

动态任务分配虚拟企业生产调度研究

针对虚拟企业环境下生产调度具有动态变化的特点,采用多智能体技术,构建了虚拟企业任务调度运行模型.模型中引入了一种动态任务分配技术,以资源智能体所承担的生产任务为对象,构建了以制造时间最小化为目标的Markov博弈模型,并用一系列静态势力场博弈来近似Markov博弈,从而减少了算法的复杂性.实验表明,该调度方法基本等同于集中式任务分配法,并且具有更佳的通信和交流鲁棒性.     

多核虚拟机监控系统

随着多核处理器时代的到来,虚拟化技术被广泛使用,而多核虚拟机就是其中一种.目前多核虚拟机监控一般都是采用硬件虚拟化的技术,即通过虚拟化技术虚拟出多个串口来达到监控目的.给出一种基于系统级共享内存的多核虚拟化监控系统方案,并提供了完整的设计与实现方案.     

基于负载特征的虚拟机迁移调度策略

为提高虚拟机迁移时的资源利用率及服务可用性,提出一种基于负载特征的虚拟机迁移调度策略。针对节点的触发类型和虚拟机的负载特征,采用多阈值方式触发迁移,完成对拟迁移的虚拟机以及迁移目标节点的选择。实验结果表明,该策略能够实现虚拟机迁移的自主管理,并能提升资源的使用效率,具有较好的自适应性。     

Vxworks嵌入式实时操作系统任务调度方法研究

介绍了Vxworks嵌入式实时操作系统内核任务调度的4种方法,针对嵌入式实时操作系统多线程实时调度的应用需求,在对Vxworks嵌入式实时操作系统调度原理与方法进行分析研究的基础上,根据指定应用环境的设计指标与方案,对Vxworks嵌入式实时操作系统系统任务调度方法进行了分析比较,通过仿真实验的方式对其性能进行测试,并得出了方法适用性的相关论断,从而为相关领域嵌入式实时操作系统的技术应用提供参考。     

TDDS:基于虚拟集群系统的任务部署与调度

利用虚拟机的灵活性和快速部署能力,设计并实现了任务部署与调度系统(task deployment and dispatch system,TDDS).TDDS能够根据用户的需求,为用户的计算任务提供可以进行资源配置的集群计算环境,满足了用户对不同操作系统、不同应用程序和不同计算资源的需求.TDDS还使用了负载均衡策略,以提高物理集群资源的利用率.提出了两种虚拟机部署策略,用以加快虚拟集群部署的速度.TDDS尽量控制虚拟机系统镜像的大小和访问频率,以提高部署的效率.实验表明,TDDS系统能够快速灵活地部署用户所需要的计算环境和计算资源,负载均衡的调度策略也切实提高了物理集群处理任务的能力,提高了集群的使用率.     

基于多代理的网格任务调度研究

随着网格技术的发展,代理技术近年来被用在网格的实现当中。多代理技术用分布式自主结构代替集中式的非自主性结构,具有更强的实时性,特别适合于动态调度,本文提出的网格任务调度系统就采用了多代理的体系结构。由于GLObus已经提供了网格操作系统的大部分功能,本系统构建在Globus之上。在充分利用底层Globus提供的功能并与之结合的基础上,在代理中加入人工智能、知识学习的方法和服务质量实现策略,对网格任务进行灵活智能的调度,实现更好的负载平衡并达到一定的服务质量。采用JATLite来创建该系统,利用该系统可以根据应用背景需求快速定制动态任务调度平台。     

基于嵌入式平台的并发虚拟机研究

并发程序对提高应用系统的处理能力具有重要作用,基于嵌入式平台的并发程序开发尚无统一的工具支持.本文提出了一种基于嵌入式平台的并发虚拟机(CVM)设计思想,并采用标准C实现了一个CVM模型.研究表明,它可以支持嵌入式平台中的并发程序,实现了嵌入式平台中并发程序的平台无关性和可移植性.     

基于周期虚拟缩减的实时任务调度和分析方法

针对航天器等安全关键系统中实时任务调度和可调度性分析的实际问题, 提出基于任务周期虚拟缩减的可调度性判定方法, 构建SHT (strong-hard task)任务模型对强硬实时任务进行精确描述, 并根据任务时间特性分配优先级. 虚拟化所有强实时任务为一个硬实时任务, 对此硬实时任务周期虚拟缩减并计算出其最差虚拟执行时间, 然后按RMS可调度性判定公式判定. 给出了判定方法的严格证明, 可对包含n个SHT任务的任务集进行快速可调度性判定, 此算法时间复杂度仅为O(n²). 在我国空间站计算机进行了对比验证, 实验表明判定效率优于现有可调度性判定方法, 平均运行时间开销降低了41.8%, 可调度率提高了5.7%.     

基于蚂蚁算法的网格任务调度研究

在多目标的任务条件下,网格任务调度不仅要完成多目标的优化工作,还要提升蚂蚁算法的资源利用率。基于蚂蚁算法的网格任务调度,属于集群计算机处理系统,其中每个数据库分布节点都有着较高的独立性。本文主要对基于蚂蚁算法的网格任务调度进行研究,通过分析蚂蚁算法的改进策略,得出蚂蚁算法的网格任务调度的有效性与仿真结果。     

嵌入式系统中Java虚拟机的研究与移植

研究了Java平台的核心——虚拟机（JVM）,主要分析了开放源码的Java虚拟机Kaffe的结构、运行机制,并针对特定的嵌入式应用,研究了将Kaffe移植到给定的处理器和操作系统之上的关键技术,给出了相应的移植方案,对Java虚拟机在嵌入式系统中的应用具有较大的指导意义。