检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机工程 2008年第B09期34卷 69-71页

作者：李健张激施刚华东计算技术研究所上海200233

伴随新一代航空电子的综合化趋势,机载软件对机载操作系统提出新的要求。通过管理系统的软硬件资源,包括内存、CPU、通信等,机载操作系统将各类机载软件融合在同一个CPU上,实现综合化。该文给出一种面向航空电子的分区操作系统的实现框... 详细信息

伴随新一代航空电子的综合化趋势,机载软件对机载操作系统提出新的要求。通过管理系统的软硬件资源,包括内存、CPU、通信等,机载操作系统将各类机载软件融合在同一个CPU上,实现综合化。该文给出一种面向航空电子的分区操作系统的实现框架,支持二级调度,对于各类机载软件实施分区调度,并且分区的运行互不干扰,保证了分区的安全性。

关键词：分区操作系统二级调度调度窗口

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基于seL4的分区操作系统健康监控设计

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计算机工程与设计 2018年第5期39卷 1296-1301页

作者：王天辰赵承鼎魏鑫高艳华北京控制与电子技术研究所计算机软件技术研发中心北京100038 北京航空航天大学计算机学院北京100191

介绍seL4微内核操作系统的结构及功能,提出一些问题,例如目前基于seL4的分区操作系统设计和实现并不十分完善,对于健康监控的研究处于基本空白。针对这些问题,结合现有的操作系统微内核理论及分区方案的需求,参考ARINC653标准的相关思路... 详细信息

介绍seL4微内核操作系统的结构及功能,提出一些问题,例如目前基于seL4的分区操作系统设计和实现并不十分完善,对于健康监控的研究处于基本空白。针对这些问题,结合现有的操作系统微内核理论及分区方案的需求,参考ARINC653标准的相关思路,设计健康监控模块。根据操作系统错误的特点,讨论主要针对的错误种类,研究各类错误的截获办法,对错误截获处理报告记录模块进行设计。对各类错误进行测试,简述该健康监控方法的整体实现流程。

关键词：微内核分区操作系统健康监控错误截获错误处理

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多核平台下分区操作系统的安全关键任务调度方法

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计算机工程 2017年第12期43卷 38-44页

作者：朱怡安黄林林李联罗殊彦西北工业大学计算机学院西安710072 西北工业大学软件与微电子学院西安710072

多核环境中并发、资源共享和任务迁移等特性,导致分区操作系统的安全关键任务调度存在较大的不确定性。为此,提出一种针对多核平台分区操作系统的安全关键任务调度方法。判断系统是否包含安全关键任务并将其分为关键分区和非关键分区。... 详细信息

多核环境中并发、资源共享和任务迁移等特性,导致分区操作系统的安全关键任务调度存在较大的不确定性。为此,提出一种针对多核平台分区操作系统的安全关键任务调度方法。判断系统是否包含安全关键任务并将其分为关键分区和非关键分区。在系统层通过资源划分的方式确保关键分区的独立运行,根据分区利用率确定最小资源上限,在保证安全关键任务调度可靠性的同时,提高系统的资源利用率。在分区层设计基于动态优先级的双模容错任务调度算法和基于二分搜索的最小任务优先级搜索算法,以提升系统的容错能力。实验结果表明,该方法能够提高分区操作系统的资源利用率和任务调度可靠性。

关键词：多核处理器分区操作系统容错调度资源划分安全关键任务分区映射

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基于组合形式化方法的分区操作系统建模与验证

基于组合形式化方法的分区操作系统建模与验证

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作者：彭寒西北工业大学

学位级别：博士

综合模块化航空电子系统已被广泛应用于航空、航天等安全关键领域,其主要目标是实现分区操作系统,为多个安全级别的子系统提供资源共享的运行平台,并采用时间隔离和空间隔离机制保证应用程序之间的故障隔离和信息流控制。由于分区操作... 详细信息

综合模块化航空电子系统已被广泛应用于航空、航天等安全关键领域,其主要目标是实现分区操作系统,为多个安全级别的子系统提供资源共享的运行平台,并采用时间隔离和空间隔离机制保证应用程序之间的故障隔离和信息流控制。由于分区操作系统的复杂性,其安全性和可靠性往往难以通过测试和仿真手段来保证。需要采用严格的形式化方法,建立清晰的、无二义的数学模型,并采用数学推理和验证的手段来保证其时间隔离能力和空间隔离能力。当前对分区操作系统的建模及验证工作主要包括采用定理证明方法来验证其空间隔离属性或采用模型检测方法来验证其时间隔离属性,缺乏一个统一的框架来完整地解决时间和空间隔离属性的形式化建模及验证工作。这主要是由于定理证明类的建模语言通常无法建模系统的控制流和时间,也无法表达并发对象的交互行为。反之,模型检测方法所使用的工具和语言通常都缺乏良好的逐步精化框架,对数据密集型的系统的建模和验证能力也存在不足。本文以分区操作系统的建模及验证需求为牵引,针对定理证明类建模语言Event-B和模型检测方法LTS以及时间自动机的缺点,提出了一种组合形式化方法,给出了一个基于组合形式化方法的分区操作系统建模及验证框架,构建了Event-B的行为语义模型和时间语义模型。在此基础上,完成了分区操作系统的行为属性和时间属性的建模及验证。所完成的工作和创新点主要体现在以下几个方面:(1)研究了Event-B建模语言和模型检测类的形式化建模语言的组合建模问题,提出了一个基于组合形式化方法的分区操作系统建模及验证框架。本文针对Event-B和LTS、时间自动机等方法的局限,提出了一种“相互表示”的方法,用Event-B状态机来表示LTS和时间自动机的建模元素。在此基础上,提出了一个组合Event-B和LTS以及时间自动机的系统建模及验证框架,为组合使用多种形式化方法完成复杂系统建模及验证提供了一种新的思路。(2)研究了Event-B建模语言的行为语义模型和时间语义模型,并完成了这些语义模型的正确性证明。本文针对Event-B建模语言缺乏行为语义和时间语义的局限,使用LTS表达Event-B的行为语义,并使用时间自动机表示Event-B的时间语义;给出了从Event-B模型到LTS模型及时间自动机模型的转换规则,并采用LTS之间的互模拟等价关系证明了Event-B模型和其对应的行为语义模型及时间语义模型的行为等价性,为组合使用Event-B建模语言和LTS及时间自动机完成分区操作系统建模和验证奠定了理论基础。(3)研究了LTS和时间自动机等模型检测类建模语言的逐步精化方法,并给出了一个逐步精化框架。传统的模型检测类建模语言通常都缺乏从抽象模型到具体模型的逐步精化框架,给系统建模和分析工作带来很大的困难。本文针对这一弊端,借鉴了Event-B的逐步精化过程,提出了LTS和时间自动机模型的逐步精化框架,将模型的演化过程归纳为在垂直方向上对某个对象的行为的分解以及在水平方向上逐步引入更多的并发对象,并给出了各种垂直精化模式和水平扩展模式,为开发多视图的组合形式化模型提供了新的思路。(4)在上述工作的基础上,构建了分区操作系统的行为模型及时间模型,完成了分区操作系统的行为属性验证和可调度性验证。在前述工作的基础上,本文首先使用定理证明语言Event-B构建了分区操作系统规范ARINC 653的模型,并将其转换为等价的LTS模型,通过验证LTS模型的行为属性保证了Event-B模型的相应属性。而后,使用Event-B搭建了分区操作系统的两级调度模型,并将其转换为对应的时间自动机模型;通过验证时间自动机模型的可调度性保证了Event-B模型的可调度性。通过以上两个模型的构建和验证,证明了本文所提出的组合形式化方法的实用性。

关键词：分区操作系统组合形式化方法定理证明模型检测

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基于ARINC653标准的分区操作系统隔离性的验证研究

基于ARINC653标准的分区操作系统隔离性的验证研究

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作者：闫鑫太原理工大学

学位级别：硕士

安全关键系统在社会生产生活中扮演着重要的角色,尤其是应用于一些对于可靠性要求极高的领域。安全内核作为系统的核心组成,对于构建一个可信系统至关重要。隔离内核是基于安全内核提出的,解决了大型、复杂的安全内核在设计和验证过程... 详细信息

安全关键系统在社会生产生活中扮演着重要的角色,尤其是应用于一些对于可靠性要求极高的领域。安全内核作为系统的核心组成,对于构建一个可信系统至关重要。隔离内核是基于安全内核提出的,解决了大型、复杂的安全内核在设计和验证过程中存在的问题,为系统提供了多层次的安全操作。如何提供隔离机制确保应用间不存在未授权的信息交互,以及如何对隔离内核进行形式化验证已成为国际上的研究重点之一。形式化验证的方法主要有三种：模型检验,等价性证明,定理证明。本文采用定理证明的方式,通过对操作系统内核进行框架设计,进而将内核需要满足的性质进行描述,最后对隔离性质进行证明。本文研究的重点构造一个经过证明的分区隔离内核,该内核满足GWV定理所描述的隔离性质。GWV定理明确描述了隔离内核可以提供的操作,构建这一安全策略是隔离内核形式化验证的基础。通过对系统允许行为和保护系统的形式化规范进行分析,描述出分区操作系统隔离内核框架。根据分区操作系统隔离内核框架以及需要满足的性质,利用形式化描述语言z/z++定义了内存,分区,系统以及隔离性质。通过对以上部分的描述,实现了对隔离内核在抽象层隔离的描述。最后一部分对隔离内核实现的组件进行由类z/z++到coq的转化,通过形式化方法描述了分区操作系统隔离内核的组件。利用coq定理辅助证明工具,对分区操作系统的隔离性进行了形式化证明。

关键词：分区操作系统隔离内核 z/z++ 形式化验证 coq

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基于分区操作系统的ACARS通信管理技术研究

基于分区操作系统的ACARS通信管理技术研究

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作者：张军中国民航大学

学位级别：硕士

通信管理功能作为机载ACARS系统的核心功能,实现了空地通信链路的连接和报文数据的编码解码功能。但是,随着集成电路的不断发展和航电系统的迭代更新,现在的机载ACARS系统并不适用IMA分区操作系统的体系架构。为解决这个问题,本文提出... 详细信息

通信管理功能作为机载ACARS系统的核心功能,实现了空地通信链路的连接和报文数据的编码解码功能。但是,随着集成电路的不断发展和航电系统的迭代更新,现在的机载ACARS系统并不适用IMA分区操作系统的体系架构。为解决这个问题,本文提出了将机载ACARS系统的通信管理单元集成到分区操作系统的方法,利用公共的计算资源、网络资源和标准化的软件接口,实现通信管理单元的综合化模块化,一方面可减少飞机的设备数量,降低软硬件成本,另一方面,有利于提高软件的可重用性,缩短开发周期。为实现这个目标,本课题以分区操作系统为研究对象,从ACARS通信管理单元研究出发,对通信管理功能在分区操作系统的实现过程进行研究。首先,从机载ACARS通信管理功能和分区操作系统的架构出发,分析通信管理单元的功能需求和业务逻辑,同时对分区操作系统的架构进行研究,掌握分区软件在分区操作系统的实现逻辑,针对通信管理分区软件展开基础理论研究。其次,针对机载ACARS功能需求和分区操作系统的功能实现,利用AADL建模语言设计了基于分区操作系统的机载ACARS总体架构,构建了机载ACARS系统架构和通信管理分区软件模型,运用故障树分析方法对该架构进行了安全性分析,得出了符合机载ACARS适航性要求的安全性分析结果,验证了课题的可行性。然后搭建了通信管理分区软件开发环境,展开软件开发工作,在软件开发过程中,实现了空地数据链的连接、报文的上行下行、编码解码以及超时重传等功能,与此同时对分区操作系统进行配置,满足了分区间通信、时间隔离和空间隔离等需求。最后,对分区操作系统和通信管理分区软件进行测试,通过提出测试方法,展开系统测试、软件功能测试,包括系统启动测试、编码解码测试以及数据链功能等测试。实验结果表明,通信管理分区软件在系统中能稳定运行,实现了本课题提出的将机载ACARS通信管理单元以分区软件驻留到分区操作系统的目标。

关键词： IMA 分区操作系统 ACARS 通信管理单元分区软件 AADL

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分区操作系统下的BIT软件的设计

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电子设计工程 2013年第13期21卷 187-190页

作者：徐晓光折楠邢亮中航工业西安计算技术研究所三室陕西西安710119

针对原有的自测试软件在分区操作系统下不能被分区内应直接使用的问题,本文提出了一种分层的BIT软件的实现方法解决该问题。分区操作系统是新一代综合化航电系统的基础,提供时间分区和空间分区机制,保证综合后的应用不会相互影响。分区... 详细信息

针对原有的自测试软件在分区操作系统下不能被分区内应直接使用的问题,本文提出了一种分层的BIT软件的实现方法解决该问题。分区操作系统是新一代综合化航电系统的基础,提供时间分区和空间分区机制,保证综合后的应用不会相互影响。分区操作系统带来了软件结构的变化,应用软件运行在用户态,而自测试软件通常由于需要操作硬件运行在系统态,原有的自测试软件不能满足要求。

关键词：分区操作系统用户态核心态自测试

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分区操作系统远程系统浏览器

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航空计算技术 2014年第2期44卷 118-120,123页

作者：麦先根田丹卫进中航工业西安航空计算技术研究所陕西西安710068

满足ARINC 653标准的嵌入式实时分区操作系统内部提供了多种系统对象,远程系统浏览器是系统开发者在宿主机端查看这些系统对象的最简便快捷的开发工具。描述了分区操作系统信息组织形式和远程信息协议及远程系统浏览器的工作流程。提出... 详细信息

满足ARINC 653标准的嵌入式实时分区操作系统内部提供了多种系统对象,远程系统浏览器是系统开发者在宿主机端查看这些系统对象的最简便快捷的开发工具。描述了分区操作系统信息组织形式和远程信息协议及远程系统浏览器的工作流程。提出了一种基于Eclipse和RSE的远程系统浏览器的系统结构,以及各结构部分的功能。方便系统开发者在宿主机端交叉开发在目标机上运行的分区操作系统系统软件及应用软件。

关键词：嵌入式分区操作系统 Eclipse RSE 远程系统浏览器目标机代理

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分区操作系统VxworksAE653下TFTP的设计与实现

分区操作系统VxworksAE653下TFTP的设计与实现

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决策论坛——系统科学在工程决策中的应用学术研讨会

作者：邢亮路帅中国航空工业西安航空计算技术研究所

随着综合化航电的深入发展,分区操作系统下文件传输服务已成为新的应用需求。本文从Vxworks AE653操作系统的体系架构出发,结合简单文件传输协议(Trivial File Transfer Protocol,TFTP)的工作模式,引入选项协商机制对协议进行了扩展,给... 详细信息

随着综合化航电的深入发展,分区操作系统下文件传输服务已成为新的应用需求。本文从Vxworks AE653操作系统的体系架构出发,结合简单文件传输协议(Trivial File Transfer Protocol,TFTP)的工作模式,引入选项协商机制对协议进行了扩展,给出了在分区机制操作系统Vxworks AE653下TFTP的实现方法。

关键词：综合化航电分区操作系统简单文件传输协议选项协商

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基于ARINC 653多核多分区操作系统的任务调度

基于ARINC 653多核多分区操作系统的任务调度

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作者：沈谦西南交通大学

学位级别：硕士

近些年,航空电子技术的不断突破带动了航空产业的飞速发展,综合模块化航空电子(Integrated Modular Avionics,IMA)系统正逐步取代传统分布式联邦航空电子系统,成为该领域的主流系统架构。相比较传统分布式航空电子系统,采用IMA架构的航... 详细信息

近些年,航空电子技术的不断突破带动了航空产业的飞速发展,综合模块化航空电子(Integrated Modular Avionics,IMA)系统正逐步取代传统分布式联邦航空电子系统,成为该领域的主流系统架构。相比较传统分布式航空电子系统,采用IMA架构的航空电子系统具备高可靠性、高集成度、低功耗、轻机载、易维护等突出优势。1997年ARINC 653作为一种实时性操作系统规范被提出,它不仅定义了IMA架构下的实时操作系统的行为逻辑规范,而且还向机载应用程序提供了标准的API接口规范。其最初是针对单核处理器平台而提出的,在单核处理器上有成熟的两级调度模型,然而近些年面对航空电子系统快速发展所带来的机载任务规模与处理要求的提升,单核处理器平台已超负荷运载,无法继续满足ARINC 653规范多分区操作系统的实时调度需求,这也就自然使得多核处理器平台在航空电子领域的应用成为发展的必然趋势。相比较ARINC 653规范多分区操作系统在单核处理器平台上成熟的两层任务调度模型,其在多核处理器平台上的调度模型并没有形成国际统一的标准,存在许多不确定性的问题。本文将针对ARINC 653规范多分区操作系统在多核处理器平台上任务切换存在较大的空闲时间,处理器平均利用率低的问题,给出一种基于BMP架构的静态轮转调度算法(BMPRR),以提高多核处理器的平均利用率。本文的主要工作及研究成果如下:1.分析了ARINC 653规范多分区操作系统在单核处理器上成熟的两级调度模型。针对ARINC 653规范多分区操作系统在多核处理器环境下进行任务调度时存在处理核的平均利用率低的问题,本文给出了一种BMPRR调度算法,并在算法中给出任务模型与任务调度模型,任务调度的实时性约束条件以及任务调度的关键参数选择等。实验结果表明,该算法在保证航空电子系统任务调度强实时性要求的前提下,能够显著地提升多核处理器的平均利用率。2.给出了一种分区-处理器核的映射策略,该策略借鉴了AMP、SMP、BMP等传统多核处理器任务调度架构中的任务分配方法,实现了在系统的微内核虚拟机管理器中按9)∶1(9)≥1)的比例进行分区-处理器核的绑定,且每个处理核会根据分区-处理器核绑定的结果来生成独立的调度域。实验结果表明,该策略不仅可以有效的减少分区拆分的次数,保证分区的相对完整性与独立性,而且可以提高任务调度的确定性。3.进行数据推理仿真实验,对本文给出BMPRR调度算法的实时可调度性、任务的延迟特性以及多核处理器的平均利用率等任务调度性能指标进行了对比实验分析,以在理论上论证BMPRR调度算法的可行性与优越性。本文通过实例化的航空电子系统任务集合S2来进行数据推理仿真,实验结果表明,BMPRR调度算法在保证航空电子系统任务集合实时可调度的前提下,可以显著地提升多核处理器的平均利用率,但是不能够保证任务的延迟特性达到最优值。本文中所进行的研究工作得到了中国电子科技集团公司某研究所的支持与资助,文中所研究的结论成果为某型舰载战机的研制铺垫了技术。

关键词：航空电子系统 IMA架构 ARINC 653规范分区操作系统任务调度多核分配

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