詹盼盼 齊征 張翠濤 何熊文 郭堅(jiān)

(北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094)

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(Real Time Operating System, RTOS)是在確定的時(shí)間內(nèi)對(duì)外部事件響應(yīng)并執(zhí)行相應(yīng)功能的一類操作系統(tǒng)[1]，星載操作系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。國外已經(jīng)開展多年RTOS研究與應(yīng)用，出現(xiàn)了一些商用RTOS產(chǎn)品，如VxWorks，RTEMS和QNX等[2]。除針對(duì)單核處理器的RTOS外，國外操作系統(tǒng)廠商針對(duì)航空航天特殊的運(yùn)行環(huán)境，又對(duì)操作系統(tǒng)的功能進(jìn)行了升級(jí)，形成了多核分區(qū)操作系統(tǒng)。美國風(fēng)河公司的VxWorks653[3]軟件支持分時(shí)分區(qū)管理，提供強(qiáng)大的兩級(jí)時(shí)空域調(diào)度器。2009年， NASA采用VxWorks653作為戰(zhàn)神1號(hào)(Ares-1)和戰(zhàn)神5號(hào)(Ares-5)新一代運(yùn)載火箭飛行控制計(jì)算機(jī)的RTOS[4]。Integrity-178B[5]軟件是由美國Green Hills公司開發(fā)的高可靠、強(qiáng)實(shí)時(shí)嵌入式RTOS，提供兩級(jí)優(yōu)化調(diào)度器，支持時(shí)間分區(qū)、空間分區(qū)以及分區(qū)內(nèi)、跨分區(qū)通信，被廣泛應(yīng)用在航空領(lǐng)域，如F-16、F-22、F-35戰(zhàn)斗機(jī)，也用于民航客機(jī)，如空客A380、波音787等。

國內(nèi)航天領(lǐng)域大量使用的星載實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部自主研制的高可靠實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(EVTOS)和航天操作系統(tǒng)(ASOS)，廣泛應(yīng)用于遙感、導(dǎo)航、載人飛船、深空探測(cè)和通信領(lǐng)域的中心計(jì)算機(jī)中，相比于國外商用操作系統(tǒng)軟件，具有更優(yōu)的性能和可靠性指標(biāo)[2]。北京控制工程研究所研制的空間操作系統(tǒng)(SpaceOS)[6]廣泛應(yīng)用于星載控制計(jì)算機(jī)中。上述系統(tǒng)均運(yùn)行于單核處理器中，國內(nèi)尚未有公開資料表明多核分區(qū)操作系統(tǒng)在軌應(yīng)用。

隨著航天軟件系統(tǒng)的任務(wù)規(guī)模和復(fù)雜程度不斷上升，現(xiàn)有星載操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的對(duì)單核處理器進(jìn)行資源管理及調(diào)度的方式，已不能滿足現(xiàn)有實(shí)時(shí)運(yùn)算和星內(nèi)總線管理任務(wù)，更無法與星載自主信息處理、星間組網(wǎng)、目標(biāo)識(shí)別任務(wù)對(duì)處理器性能的要求相匹配。當(dāng)前星載操作系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)主要面臨以下問題。

(1)處理器占用率即將飽和，運(yùn)算性能需要提升。以遙感衛(wèi)星為例，積分時(shí)間運(yùn)算和成像條帶規(guī)劃任務(wù)已占據(jù)處理器較大資源；載人空間站信息系統(tǒng)須對(duì)6套總線進(jìn)行管理，總線數(shù)量、每套總線的通信數(shù)據(jù)量相比現(xiàn)有衛(wèi)星分別增加了5倍和2倍；衛(wèi)星星座須對(duì)衛(wèi)星組網(wǎng)和動(dòng)態(tài)路由功能進(jìn)行處理，保證星間實(shí)時(shí)通信。上述任務(wù)運(yùn)行使得處理器資源余量不足20%，難以承擔(dān)更多任務(wù)。

(2)大規(guī)模軟件的可靠性安全性問題更加突出。星載應(yīng)用軟件規(guī)模較大，軟件中的漏洞(BUG)難以完全避免，更需要一種安全保護(hù)機(jī)制，防止應(yīng)用軟件中的一個(gè)漏洞誤導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰。

(3)上層應(yīng)用軟件難以復(fù)用，不能適應(yīng)多種應(yīng)用需求。傳統(tǒng)星載軟件設(shè)計(jì)方法，軟件邏輯處理與用戶需求緊密耦合，不同的任務(wù)需要單獨(dú)開發(fā)一套軟件處理模塊，難以復(fù)用，造成了很多重復(fù)性開發(fā)。

(4)在軌靈活擴(kuò)展需求更加迫切。當(dāng)前采用全部軟件重新編譯后，進(jìn)行部分或全部軟件在軌維護(hù)的方式，使得應(yīng)用軟件更改困難，功能擴(kuò)展難。因此需要一種靈活更新和擴(kuò)展的方式，衛(wèi)星功能升級(jí)更加方便。

針對(duì)上述問題，本文研究了一種星載多核分區(qū)操作系統(tǒng)，解決現(xiàn)有星載操作系統(tǒng)對(duì)多核處理器、軟件安全隔離保護(hù)、難以復(fù)用和在軌靈活擴(kuò)展支撐缺失或不足問題，以適應(yīng)未來航天新型任務(wù)和多核處理器的需求。

1 需求分析

星載計(jì)算機(jī)正在向多核處理器方向發(fā)展，而星載操作系統(tǒng)目前仍然面向單核處理器，已滯后于需求和計(jì)算機(jī)發(fā)展，航天軟件任務(wù)無法充分利用多核處理帶來的性能提升。因此，在總結(jié)并分析當(dāng)前星載操作系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)面臨的主要問題基礎(chǔ)上，需要對(duì)現(xiàn)有星載操作系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，滿足以下需求。

(1)多核處理器實(shí)時(shí)調(diào)度與管理。為解決航天型號(hào)任務(wù)計(jì)算量和總線數(shù)據(jù)量較大、實(shí)時(shí)性要求高的問題，需要對(duì)高性能多核處理器進(jìn)行統(tǒng)一管理，保證軟件系統(tǒng)的快速處理、實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，提高航天軟件多任務(wù)的綜合管理效率。

(2)錯(cuò)誤隔離保護(hù)與安全可靠運(yùn)行要求。在沒有妥善隔離手段的支持下，不同軟件集中在一起實(shí)現(xiàn)，單一的軟件故障，擴(kuò)散到整體軟件將幾乎不可避免。因此需要在空間上對(duì)應(yīng)用軟件實(shí)施隔離和保護(hù)的分區(qū)管理機(jī)制，提高星載操作系統(tǒng)的可靠性。

(3)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件高效開發(fā)與復(fù)用。傳統(tǒng)的軟件開發(fā)模式，多是根據(jù)任務(wù)的不同需求，進(jìn)行定制開發(fā)，工作內(nèi)容在很大程度上存在重復(fù)性，對(duì)人力和時(shí)間都存在不必要的消耗，進(jìn)而導(dǎo)致軟件開發(fā)的效率低下。為適應(yīng)航天任務(wù)爆發(fā)式增長的需要，提高軟件通用性和適應(yīng)性，進(jìn)而提高軟件開發(fā)效率和可靠性，需采用一種高效的、通用的軟件開發(fā)模式，通過設(shè)計(jì)通用軟件構(gòu)件集合，進(jìn)行構(gòu)件化組裝，適應(yīng)不同的任務(wù)需求。

(4)支持軟件動(dòng)態(tài)擴(kuò)展與衛(wèi)星功能升級(jí)。現(xiàn)有衛(wèi)星功能仍是“一星一用”模式，業(yè)務(wù)相對(duì)單一。衛(wèi)星在軌運(yùn)行后難以擴(kuò)展和改用，導(dǎo)致功能固定，靈活性差[7]。未來通過軟件來定義衛(wèi)星系統(tǒng)功能，由一個(gè)模塊化、通用化、可重構(gòu)的硬件平臺(tái)和各種可加載的應(yīng)用軟件組成，要求軟件具備軟件動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、多應(yīng)用程序(本文也稱星載應(yīng)用)運(yùn)行能力，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的“一星多用、多星共用”，而且還可以通過軟件更新和升級(jí)來提升衛(wèi)星的戰(zhàn)術(shù)性能，使其不斷緊跟技術(shù)進(jìn)步，滿足不斷變化的應(yīng)用需求。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 基于S698的星載多核計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)

星載多核處理器采用S698PM處理器，該處理器是一款抗輻照型高性能、高可靠、高集成度、低功耗的多核并行處理器SoC芯片。S698PM采用LEON4內(nèi)核，遵循SPARC V8標(biāo)準(zhǔn)。S698PM芯片內(nèi)部集成4個(gè)相同的高性能處理器核心，每個(gè)處理器核心均由32位RISC整型處理單元(IU)、雙精度浮點(diǎn)處理單元(FPU)、高速一級(jí)緩存(L1 Cache)和存儲(chǔ)器管理單元(MMU)等組成。該星載多核計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用S698PM芯片作為主處理器，外圍配以靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)、第二代雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DDR2)實(shí)現(xiàn)程序運(yùn)行所需的存儲(chǔ)空間。設(shè)計(jì)了以太網(wǎng)口、串口(UART)、1553B總線實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的通信功能。并采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)實(shí)現(xiàn)(TM)、遙控(TC)等各種外設(shè)與接口功能。星載多核計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

注：JTAG為聯(lián)合測(cè)試工作組，是一種調(diào)試接口，GPIO為通用輸入輸出口，PROM為可編程只讀存儲(chǔ)器，EDAC為錯(cuò)誤檢錯(cuò)與糾錯(cuò)。

圖1 星載多核計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Fig.1 Design of onboard multi-core computer system

2.2 多核分區(qū)操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

支持多核處理器的星載操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。該體系結(jié)構(gòu)通過多核處理器調(diào)度管理來實(shí)現(xiàn)星載軟件對(duì)多核的支持，通過采用分層結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)分層的支持，并通過采用分區(qū)機(jī)制實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用之間的時(shí)空隔離，防止應(yīng)用間的有害干擾。星載多核分區(qū)操作系統(tǒng)從體系結(jié)構(gòu)上劃分為3層，應(yīng)用與分區(qū)層、中間件與服務(wù)層和操作系統(tǒng)核心層。

(1)核心層，提供操作系統(tǒng)核心服務(wù)，負(fù)責(zé)底層多核處理器調(diào)度與管理，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多核的支持，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)分區(qū)隔離的支持。主要功能包括任務(wù)管理、分區(qū)管理與通信、多核調(diào)度、配置管理、板級(jí)支持包(BSP)、中斷管理與異常管理等，配置組件包括文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和接口管理功能。該層通過板級(jí)支持包BSP和統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)管理屏蔽底層硬件的差異，并通過接口管理向上層提供統(tǒng)一服務(wù)和功能。

(2)中間件與服務(wù)層,通過設(shè)計(jì)可組裝的軟件構(gòu)件，為上層星載應(yīng)用提供基礎(chǔ)功能，包含空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)(CCSDS)[8]制定的星載接口業(yè)務(wù)(SOIS)[9]、空間子網(wǎng)構(gòu)件、星載子網(wǎng)構(gòu)件、歐洲航天標(biāo)準(zhǔn)化組織(ECSS)定義的遙控和遙測(cè)包應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)(PUS)[10]業(yè)務(wù)等多種業(yè)務(wù)及協(xié)議形成的軟件構(gòu)件。

(3)應(yīng)用與分區(qū)層，包括星載軟件系統(tǒng)中的主要功能應(yīng)用。在操作系統(tǒng)核心層以及中間件與服務(wù)層的支撐下，該層的大部分功能都可由底層的通用業(yè)務(wù)構(gòu)件組合實(shí)現(xiàn)，形成可獨(dú)立加載和運(yùn)行的應(yīng)用軟件APP。每個(gè)軟件擁有獨(dú)立的分區(qū)，分區(qū)間實(shí)現(xiàn)隔離和保護(hù)。除實(shí)現(xiàn)已確定的衛(wèi)星任務(wù)外，還具備APP軟件動(dòng)態(tài)加載的能力，支持星載應(yīng)用軟件上注與衛(wèi)星功能擴(kuò)展。

注：TCP為傳輸控制協(xié)議，IP為網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議，DTN為時(shí)延容忍網(wǎng)絡(luò)，CPU為中央處理器。

圖2 星載多核分區(qū)操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

Fig.2 Software architecture of onboard multi-core partition operating system

3 多核分區(qū)操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)

3.1 多核處理器底層多任務(wù)實(shí)時(shí)調(diào)度

采用多核并行處理技術(shù)可以以較低的功耗獲得更好的性能，但是也引入了系統(tǒng)資源、行為和狀態(tài)的不確定性[11]。在多核系統(tǒng)中，多個(gè)并發(fā)任務(wù)競(jìng)爭共享資源，操作系統(tǒng)中全局?jǐn)?shù)據(jù)的訪問狀態(tài)，以及讀操作執(zhí)行時(shí)間不確定性與返回結(jié)果不確定性等問題都造成了系統(tǒng)的不確定性[12]。另外，多個(gè)任務(wù)在等待操作系統(tǒng)調(diào)度與執(zhí)行過程中，由于動(dòng)態(tài)資源分配，導(dǎo)致任務(wù)載入、資源分配時(shí)處理器處理時(shí)間不均等，從而影響執(zhí)行序列，導(dǎo)致星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)任務(wù)的不確定性發(fā)生。

本文在設(shè)計(jì)時(shí)，將動(dòng)態(tài)調(diào)度與靜態(tài)調(diào)度方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多個(gè)任務(wù)在多個(gè)核上分配與運(yùn)行。多核動(dòng)態(tài)調(diào)度方法是在預(yù)分配的時(shí)間窗口內(nèi)，以時(shí)間片為周期，根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)將優(yōu)先級(jí)最高的幾個(gè)任務(wù)分配到當(dāng)前空閑的核上執(zhí)行。這種方式效率較高，保證了任務(wù)的實(shí)時(shí)性。靜態(tài)調(diào)度方法根據(jù)用戶的配置預(yù)先進(jìn)行靜態(tài)配置，從而獲得確定的總體任務(wù)執(zhí)行序列，操作系統(tǒng)在調(diào)度時(shí)將這些相關(guān)性任務(wù)分配到相同的核上并按順序執(zhí)行，以減少資源搶占和沖突。

星載多核分區(qū)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了處理器綁定方法，以解決不同分區(qū)中的任務(wù)在執(zhí)行過程中對(duì)處理器核心資源的競(jìng)爭，緩解系統(tǒng)的處理器資源和狀態(tài)的不確定性問題。該方法將相關(guān)的任務(wù)綁定到同一個(gè)處理器，而不相關(guān)任務(wù)的執(zhí)行順序不會(huì)受影響，相關(guān)的任務(wù)在單處理器上的調(diào)度是可以確定的，因而整個(gè)系統(tǒng)中所有分區(qū)的任務(wù)執(zhí)行可以是確定的。

多核任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度方法最大程度地保證了任務(wù)的實(shí)時(shí)性和多個(gè)處理器核的執(zhí)行效率，靜態(tài)調(diào)度方法和處理器綁定方法可以屏蔽由于動(dòng)態(tài)多分區(qū)切換所導(dǎo)致的調(diào)度不確定性因素，兩者結(jié)合兼顧了星載多核處理器的執(zhí)行效率和一些星載任務(wù)執(zhí)行的確定性。

3.2 分區(qū)管理技術(shù)

分區(qū)管理在操作系統(tǒng)以及星載計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)上采取整體措施，通過劃分一定的分區(qū)，使不同的軟件在不同的分區(qū)中運(yùn)行，確保軟件功能的安全性。分區(qū)管理技術(shù)主要是對(duì)于關(guān)鍵資源即處理器和內(nèi)存采用內(nèi)存管理單元(Memory Management Unit，MMU)的架構(gòu)，為每個(gè)應(yīng)用任務(wù)劃分獨(dú)立空間，通過建立不同空間和公用空間的授權(quán)訪問機(jī)制，從而避免不同地址空間的程序?qū)ζ渌臻g的無意或惡意訪問?；贛MU設(shè)計(jì)分區(qū)機(jī)制，隔離不同安全等級(jí)、實(shí)時(shí)性的用戶業(yè)務(wù)及系統(tǒng)擴(kuò)展功能。

在星載多核分區(qū)操作系統(tǒng)中，用戶可以通過配置文件配置空間和時(shí)間分區(qū)的調(diào)度信息，實(shí)現(xiàn)空間和時(shí)間分區(qū)的調(diào)度動(dòng)態(tài)配置。分區(qū)操作系統(tǒng)通過內(nèi)存管理單元保證空間分區(qū)的空間隔離，通過時(shí)間周期輪轉(zhuǎn)調(diào)度方法完成時(shí)間分區(qū)調(diào)度，在分區(qū)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)調(diào)度或者輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略。

分區(qū)調(diào)度主要完成按固定的、基于周期的時(shí)間序列進(jìn)行CPU資源的分配，每個(gè)分區(qū)按照主時(shí)間框架分配給它的分區(qū)窗口(一個(gè)或多個(gè))被調(diào)度程序所激活。本星載操作系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)調(diào)度的原則：調(diào)度單元是分區(qū)，分區(qū)沒有優(yōu)先級(jí)，分區(qū)調(diào)度算法預(yù)先確定并按照固定周期重復(fù)執(zhí)行。

通過分區(qū)管理設(shè)計(jì)，將不同軟件運(yùn)行于不同的分區(qū)，分區(qū)之間進(jìn)行空間隔離與保護(hù)，即使一個(gè)軟件模塊出現(xiàn)問題，也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)和導(dǎo)致其他軟件模塊失效，可有效解決星載大規(guī)模軟件的可靠性安全性問題。

3.3 APP動(dòng)態(tài)加載技術(shù)

目前，星載應(yīng)用軟件難以擴(kuò)展和更改，每個(gè)應(yīng)用軟件獨(dú)占一臺(tái)星載計(jì)算機(jī)，不利于資源綜合。研究APP動(dòng)態(tài)加載技術(shù)，使星載操作系統(tǒng)能夠像手機(jī)系統(tǒng)一樣，靈活加載各類APP程序，能夠?qū)崿F(xiàn)星載應(yīng)用重構(gòu)，有利于實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星應(yīng)用的定制化和功能擴(kuò)展[13]。

如圖3所示，APP動(dòng)態(tài)加載技術(shù)首先將應(yīng)用程序編譯鏈接成動(dòng)態(tài)加載可執(zhí)行文件，文件中包含所有需要重定位數(shù)據(jù)的地址。在收到用戶程序加載應(yīng)用程序請(qǐng)求時(shí)，首先檢查可執(zhí)行文件的完整性、正確性，當(dāng)通過檢查后，根據(jù)文件大小，在系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間中分配空間，將文件加載到系統(tǒng)存儲(chǔ)空間。動(dòng)態(tài)加載[13]時(shí)通過重定位的數(shù)據(jù)，找到該數(shù)據(jù)所在的位置，把該數(shù)據(jù)地址減去虛擬的內(nèi)存地址再加上目標(biāo)端申請(qǐng)到的空間的首地址，這樣就完成了重定位，然后把系統(tǒng)指針指向代碼的首地址，直接運(yùn)行即可完成動(dòng)態(tài)加載。

圖3 APP動(dòng)態(tài)加載過程Fig.3 Dynamic loading process of APP

該項(xiàng)技術(shù)通過APP動(dòng)態(tài)加載技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟件功能動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星功能擴(kuò)展，使衛(wèi)星的靈活性和智能化程度大大提升，也為實(shí)現(xiàn)軟件定義衛(wèi)星功能提供了基礎(chǔ)。

3.4 可配置軟件構(gòu)件技術(shù)

可配置軟件構(gòu)件技術(shù)將過去需要由應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化功能，以中間件形式提供，作為星載操作系統(tǒng)的擴(kuò)展，為衛(wèi)星應(yīng)用提供統(tǒng)一的星載軟件基礎(chǔ)服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展服務(wù)，如星載接口管理、星載時(shí)間管理、星間網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、星內(nèi)通信服務(wù)等，有利于實(shí)現(xiàn)星載應(yīng)用快速開發(fā)，提高軟件研制效率。

典型的星載軟件構(gòu)件模型由對(duì)外接口、實(shí)現(xiàn)體和規(guī)約3個(gè)要素組成，它滿足一定的航天器軟件需求，并通過接口提供服務(wù)。它應(yīng)具備兩個(gè)基本屬性：組裝性，構(gòu)件用戶能夠根據(jù)既定規(guī)則將構(gòu)件進(jìn)行組裝；功能性，必須具備具體的、明確的一個(gè)或多個(gè)功能，能夠被用戶調(diào)用，并在預(yù)定的運(yùn)行環(huán)境下正確運(yùn)行[14]。

星載軟件構(gòu)件對(duì)外提供的接口，包括：

(1)初始化接口，供其它構(gòu)件調(diào)用，完成構(gòu)件的初始化；

(2)功能接口，可供其它構(gòu)件調(diào)用，完成本構(gòu)件的功能；

(3)構(gòu)件配置接口，供系統(tǒng)配置者調(diào)用，完成構(gòu)件的運(yùn)行時(shí)配置。

基于星載多核分區(qū)軟件體系結(jié)構(gòu)，將星載業(yè)務(wù)功能標(biāo)準(zhǔn)化，并采用軟件構(gòu)件實(shí)現(xiàn)，形成統(tǒng)一的中間件與服務(wù)層，該層通過功能接口向上層軟件構(gòu)件提供服務(wù)。中間件與服務(wù)層提供的統(tǒng)一星載基礎(chǔ)服務(wù)見表1。

表1 中間件與服務(wù)層提供的星載基礎(chǔ)服務(wù)

衛(wèi)星軟件通過組裝標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件以及任務(wù)特殊需求的構(gòu)件，可實(shí)現(xiàn)層次化的基于軟件構(gòu)件的快速集成開發(fā)與組裝過程，即從原子組件到復(fù)合組件到分區(qū)應(yīng)用軟件再到整星軟件功能的組裝過程。

3.5 多核分區(qū)操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證

本文在某衛(wèi)星中心計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)了基于S698四核處理器的星載計(jì)算機(jī)，并在該計(jì)算機(jī)中運(yùn)行多核分區(qū)操作系統(tǒng)，對(duì)該操作系統(tǒng)上述功能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試情況見表2。

表2 測(cè)試情況

4 結(jié)束語

為適應(yīng)航天任務(wù)和星載計(jì)算機(jī)的發(fā)展需求，本文設(shè)計(jì)了星載多核分區(qū)操作系統(tǒng)，具有動(dòng)靜態(tài)結(jié)合的多核處理器實(shí)時(shí)調(diào)度、故障隔離與保護(hù)的分時(shí)分區(qū)管理機(jī)制、APP動(dòng)態(tài)加載與衛(wèi)星功能靈活擴(kuò)展、支持上層應(yīng)用軟件快速組裝的特點(diǎn)，解決了星載多核分區(qū)操作系統(tǒng)缺失問題，可為空間廣泛應(yīng)用多核處理器提供基礎(chǔ)的安全可靠的軟件運(yùn)行平臺(tái)。