基于PC/Windows环境的实时系统研究与实现技术

来源 :同济大学信息与控制工程系 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tony_yang
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实时系统在计算机数字实时仿真、多媒体通信、在线事务处理、生产过程控制以及交 通控制等各个领域内都得到了广泛的应用,因而越来越引起人们的重视。在实时应用领 域,PC/Windows系统组合具有系统性能价格比高、拥有丰富强大的开发工具和应用软件支 持环境、系统兼容性好、用户广泛、人机接口友好以及易学易用等优点,因而成为了一个 具有重要意义的研究方向。 在本论文中,我们研究了一些基于PC机的实时系统主要实现原理,并设计实现了一 个基于xPC Target平台/Windows NT环境的分布式硬实时系统。 此外,通过对于Windows NT/2000操作系统的内核机制、Intel x86处理器平台的体 系结构与相关的芯片组和外围I/O接口芯片以及其它有关的计算机系统软硬件机制详细深 入地研究和分析,我们探讨了Windows NT/2000操作系统在实时应用中的一些重要技术; 并在此基础上,我们提出了一个基于Windows NT/2000环境的硬实时系统解决方案。 由于Windows NT/2000不是一个源代码开放的操作系统,因此在实现实时Windows NT/2000操作系统的过程中,我们采用了二进制代码级别的内核跟踪调试以及逆向工程等 技术来研究和分析Windows NT/2000操作系统的内核机制,并在设计实现的过程中采用了 许多Microsoft公司未公开的技术与内核模式例程。 在有关的章节中,我们分别就所提出的实时Windows NT/2000操作系统解决方案中的 重要实现技术进行了详细深入地剖析,包括在Windows NT/2000操作系统下进入内核模式 的基本技术、实时驱动模块设计技术与中断截获技术以及实时任务加载器模块设计技术与 PE(Portable Executable)文件格式等;并为硬实时任务定义了一个便于使用C/C++语言 进行编程的开发编译环境,以适应于实时驱动模块的要求。 本论文主要的研究内容包括:1.基于PC机的实时系统主要实现方案与结构研究; 2.基于xPC Target平台/Windows NT环境的实时应用系统以及重叠Scope技术的基本原 理与实现机制;3.Windows NT/2000操作系统基本结构与原理分析;4.基于Windows NT/2000环境的实时系统研究与实现方案;5.Windows NT/2000操作系统下进入内核模式 的基本技术,其中包括了一些未公开技术诸如调用门(Call Gate)/PhysicalMemory内核 对象技术的研究与实现;6.实时驱动模块设计技术,其中包括了接管实时定时器(系统 定时器)中断、为硬实时任务提供有关I/O设备的输入/输出接口以及为实时任务提供浮 点运算环境;7.实时任务加载器模块设计技术,其中包括了PE(Portable Executable) 文件格式的研究以及PE模块加载器的自主设计与实现,并提出和实现了一种基于栈式数 据结构的PE模块加载算法。
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