操作系统任务调度优化-TeamTrac.ppt

多核操作系统工程 指导老师：华保健 小组成员：陈 玮 栗 博 杨松文 主要内容 1.项目背景与进展 2.课题目标与分析 3.工程实践过程 4.进度安排 5.可能的困难与预期成果 1.1 项目背景 随着多核技术的不断普及，多核的硬件平台越来越平民化，越来越多的个人PC采用双核、四核的CPU。我们有理由相信，在可以预见的未来，PC机中的CPU将拥有越来越多的核。 在这样的背景下，发挥硬件能力提高系统效率显得至关重要。只有操作系统与硬件配合起来，才能达到这一目标。 但是当前的操作系统无论是应用层接口，还是底层内部实现，都是从单核模式发展而来。因此现有的操作系统不能很好地兼容多核，从而大大降低上层应用程序的性能。 因此，对操作系统进行修改，使其能够适应当前普及的多核环境，已经成为了现代日用操作系统研究的重点之一。 1.2 课题研究状况 国内外已经在操作系统支持多核的领域做了较多研究，也有了一些进展。其中，研究方向主要有三个： 操作系统任务调度优化; 操作系统对于底层硬件提供新的抽象; 虚拟化技术运行多个操作系统。 下面是找到的几个实例，就是这几个方向中比较有代表性的。 1）面向多核的任务调度机制，如Linux在2.6版本之后引入“调度域”的概念； 2）加拿大多伦多大学研发的Hurricane，实现对处理器进行多种粒度的控制； 3）美国斯坦福大学设计的Disco，使用虚拟化技术，让多个操作系统同时运行在多核平台上。 2.1 课题目标 操作系统原理学习和源代码构建 基于多核的操作系统设计 2.2 目标分析 我们的目标是在学习MIT的Operating System Engineering 课程后，深入理解操作系统的概念，详细研究虚拟内存，内核和用户模式，系统调用，线程，上下文切换，中断，进程间通信，并发活动的协调，以及软件和硬件之间的接口 。 最终在课程实验的基础上，建立自己的基于多核的操作系统和操作系统源代码。 3.1 课程开发环境与平台 引入了一个操作系统，xv6。它是在20世纪70年代开发的UNIX版本6，这是由于它更易于理解并且有许多现代操作系统类似结构。 为了简化开发，我们将使用一个完整的机器模拟器（Bochs） 用于开发和调试。 3.2 MIT课程 将构建一个称为JOS的操作系统，它将有类似UNIX的功能，但是一种扩展内核的类型，因为的在Unix功能的实现大多为用户级库，而不是内置的内核 。 JOS主要包括： Booting Memory management User-level environments Preemptive multitasking File system and spawn A shell 3.3 多核操作系统设计的设想 任务调度 中断处理 同步互斥 任务调度： 使用局部的任务等待队列，使任务基本上无需在 多个 CPU 核心间切换； 中断处理： 多核的各处理器之间需要通过中断方式进行通信； 同步互斥： 多核 CPU 是一个多任务系统。由于不同任务会竞争共享资源，因此 需要系统提供同步与互斥机制。 4.1 进度安排 甘特图 5.1 可能遇到的问题 由于缺少工程项目经验，实践上可能出现各种问题； 缺乏对操作系统源代码的了解，所以可能需要比较长的时间来学习； 多核操作系统实现上有其复杂性。 5.2 预期成果 在课程实验基础上建立一个自己的操作系统及其源代码； 基于多核操作系统设计的设想对其修改、调试以应用于多核处理器 欢迎提出宝贵的意见谢谢！