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这是湖南大学2024年操作系统课程实验,拆解的是 UniProton 操作系统内核,这是华为 OpenEuler 旗下的嵌入式实时内核。

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fengzhuangxian/miniEuler

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miniEuler By HNUer

前言

目的是通过对一款商业内核UniProton的拆解、简化,并从0开始构建来了解操作系统中的关键技术和算法等。

最终构建操作系统如下,该系统支持:

  • shell
  • 时间Tick
  • 任务创建
  • 任务调度
  • 任务延迟
  • 信号量

各实验阶段

Lab1 环境配置

  • 安装交叉编译工具链 (aarch64)
  • 安装QEMU模拟器
  • 安装CMake
  • 创建裸机(Bare Metal)程序
  • 工程构建
  • 将调试集成到vscode

文件结构

**src:**放置所有源代码

**src/bsp:**存放与硬件紧密相关的代码

**src/include:**存放项目的大部分头文件


Lab2 Hello,MiniEuler

实现一个可打印字符的函数(非系统调用),用于后续的调试和开发

Lab2_hw1

修改配置,不启用 fifo,通过检测 UARTFR 寄存器的 TXFE 位来发送数据。


Lab4 异常处理

这部分实验实现了部分异常的处理。

  • 异常向量表
  • 上下文保存与恢复
  • 异常处理函数
  • 系统调用实现

Lab5 时钟Tick

Arm采用的中断控制器叫做GIC,本实验选用GICv2版本。

  • GICv2初始化

  • 使能时钟中断

  • 时钟中断处理

  • 读取系统Tick值

Lab6 任务调度

UniProton实现的是一个单进程支持多线程的操作系统。在UniProton中,一个任务表示一个线程。UniProton中的任务为抢占式调度机制,而非时间片轮转调度方式。高优先级的任务可打断低优先级任务,低优先级任务必须在高优先级任务挂起或阻塞后才能得到调度。

Lab6_hw1

实现分时调度。这里我实现的是类似于多级反馈优先级队列的调度算法,当任务运行完时间片后就降一优先级,不过,还没有实现每隔一段时间就降任务提上最高优先级,预计未来继续开发来实现。

Lab7 信号量与同步

实现信号量以及PV操作。

Lab8 分页内存管理

对MMU(内存管理单元)进行配置后启用MMU。

Lab9 Shell

实现本操作系统的Shell:

输入tick打印系统启动以来发生的时钟中断数

输入top打印当前系统在运行/就绪的线程PID,优先级,以及线程栈大小。

Lab6_hw1

输入task后可以创建并挂载并运行自定义的任务,支持参数1和2来运行不同任务。

最终效果如图:

image-20240624114127386

未来还将支持更多Shell指令

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这是湖南大学2024年操作系统课程实验,拆解的是 UniProton 操作系统内核,这是华为 OpenEuler 旗下的嵌入式实时内核。

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