进程同步和互斥——进程同步和互斥学习

进程同步和互斥——进程同步和互斥学习

一、进程的同步与互斥——进程的同步与互斥学习(论文文献综述)

王立春,孔德慧,李敬华[1](2021)在《基于关联案例教学法的教学设计——以进程同步互斥为例》文中研究表明高校专业课程内容通常是某个特定研究方向的理论及方法,因此课程涉及的知识点间存在较强的关联性。授课过程中针对关联知识点设计有类比或承继关系的教学案例,有助于帮助学生辨析概念、构建知识体系。以"计算机操作系统"课程为背景,针对存在关联关系的知识点设计逻辑上由简至繁的系列案例,在课堂学习中逐步展开问题的分析和求解,一方面学生借助由解决简单问题获取的经验建立解决复杂问题的信心,另一方面系列问题之间既有的相似性和差异性,有助于激发学生解决更复杂问题的好奇心和兴趣,从而调动学生的主动性、提高学生的参与度。

王丽芳,武瑞娟,樊彩霞[2](2021)在《操作系统中进程同步与互斥思政教学设计》文中进行了进一步梳理加快发展"自主可控、安全可信"的国产操作系统,将思政元素融入操作系统的教学中,培养具有家国情怀、工匠精神和创新能力的信创产业领军人才势在必行。以操作系统中进程同步与互斥为例,围绕教学目标、教学内容和学情分析,将BOPPPS模型引入教学过程,在模型的不同部分融入了不同的思政元素,提高了学生的参与度和主动性,激发了学生投身国产信创产业的爱国情怀,达到了较好的教学效果。

郑星[3](2021)在《FreeRTOS在ARM平台的SMP系统方案研究与实现》文中研究指明在现代技术不断发展的背景下,嵌入式应用对嵌入式操作系统的性能需求越来越高,在减小晶体管、提升主频的方法上遇到瓶颈后,多核策略成为了当下提升系统性能的最佳选择。嵌入式领域中,FreeRTOS依靠自身的实时性、开源性、可靠性、易用性,以及多平台支持等特点,深受广大业内人士的青睐,目前已经被移植到30多种硬件平台。根据全球嵌入式市场分析报告,FreeRTOS连续数年名列前茅,应用范围十分广泛。但是在目前,FreeRTOS仍没有支持多核的官方版本,在多核处理器逐渐占领市场的今天,对多核的支持迫在眉睫,因此对FreeRTOS多核版本的研究意义重大。本文基于FreeRTOS官方的ARM Cortex A53单核版本和现有的嵌入式多核系统方案进行研究,设计并实现了 FreeRTOS在ARM平台的一种SMP(Symmetric Multi-Processing,对称多处理)系统方案。在不破坏FreeRTOS原有特性的原则下,可以保证操作系统中优先级最高的前N个就绪任务被调度并处于运行状态(N为处理器核数),调度可以在任意核上触发,系统进入正常的运行状态后,所有核没有主从关系的区别,功能权限完全平等。并且系统可以根据任务数量自动休眠或者唤醒处理器核心来节省功耗。此外,方案采用了全局多级就绪任务等待队列,以全局调度的方式让任务在核间保持负载均衡,可以充分利用处理器资源,提高系统性能。通过对SMP模式下多任务优先级抢占的研究分析,本文还对任务调度策略进行了优化,可以在一定程度上减少任务的堆积,进一步提升处理器利用率。最后,本文还实现了 SMP系统ARMv8下的核间同步与互斥、核间通信,在ARMv8的AArch64执行状态下完成了对FreeRTOS多核版本的探索。通过在搭载ARM Cortex A53的树莓派3B+硬件开发板上测试验证,本文提出的FreeRTOS SMP系统方案可以成功处理大批量实时任务,并保证任务的互斥与正确运行,达到了在保证FreeRTOS原有特性的基础上提升FreeRTOS系统性能的目标。

雷品源[4](2021)在《面向多核环境的微内核操作系统研究与实现》文中进行了进一步梳理随着嵌入式领域的不断发展以及处理器体系架构的持续优化,多核处理器因其高性能、低功耗和低成本等优势得到了广泛的应用。同时,在万物互联的时代,嵌入式设备面临着越来越多的风险和挑战,这不仅需要增强设备的可靠度和安全性,还需要具备高扩展能力。而微内核架构因其本身的架构特点,具备代码量小、可扩展性高、安全可靠等优势,十分适合应用在嵌入式设备中。因此,本文基于团队自研的mginkgo微内核,设计并实现一个面向多核环境的微内核操作系统。本文对多核处理器、多核操作系统、多核硬件机制和微内核技术进行了深入研究和分析,并结合mginkgo微内核的特点,提出了SMP多核扩展方案,来解决多核操作系统中运行模式、多核启动、共享资源的互斥访问以及核间通信等问题。其主要包含下面七个功能模块:(1)多核启动和初始化模块中,采用临时的主次关系完成系统的初始化;(2)核间同步与互斥模块中,研究并使用Exclusive Monitor机制,设计并实现了原子操作与自旋锁;(3)中断管理模块中,使用通用中断控制器对外部中断、本地中断和核间中断进行处理,并实现了核间中断的触发、传递和处理;(4)核间通信模块中,将核间通信分为信号通信和数据通信两部分进行处理,并采用核间中断和共享内存相结合的方式,提供了核心睡眠、核心唤醒、任务迁入、任务迁出、结束线程、函数调用和核间IPC通信等多个功能;(5)时钟管理模块记录了系统运行的总时长,并实现了时钟中断功能;(6)任务管理模块实现了对系统中任务的划分、组织和调度,并采用负载监控、均衡决策和任务迁移三个步骤,完成多个核心上负载的均衡;(7)缓存一致性模块中,遵循MESI协议,并使用硬件平台提供的SCU,保证各个核心上缓存的一致性。最后,在i.MX6Q(4核ARM Cortex-A9 SoC)开发板上完成内核的功能测试、性能测试和系统吞吐量测试。通过对测试结果的分析,可以发现,本论文设计并实现的微内核操作系统能够适应多核环境的需求,并发挥多核处理器的高性能、高吞吐量的优势。

万宇丁芳[5](2020)在《通信协议高效操作系统研究》文中研究说明伴随着通信技术的发展,人们对通信速度的要求也越来越高。在传统通信协议的调试中,各个模块利用信号驱动,而信号不可剥夺的调度导致信号响应不够及时,不能满足通信协议的实时需求。SDL机制与任务调度思想是解决上述问题的关键。因此本论文结合SDL机制与任务调度思想,开发了一个新的嵌入式实时操作系统SDLOS。针对信号响应顺序和速度的要求,SDL-OS遵循优先级抢占和进程中先进先出的混合调度机制,确立了信号为基本调度单位的思路。首先,本论文介绍了嵌入式实时操作系统的发展现状,对本论文开发的操作系统SDL-OS需要用到的关键技术进行研究。本论文在keil软件上选择基于Cortex-M4架构的stm32系列芯片环境,开发操作系统SDL-OS。其次,本论文分五个部分设计操作系统SDL-OS,分别是信号、进程通信、时钟管理、内存管理和中断管理。信号是执行行为的基础单位,选择按优先级划分。进程通信需要根据通信要求与对象的不同,选择包括共享内存、信号与互斥量等方法。时钟管理选择systick时钟作为周期时钟,提高了时间的准确度。内存管理需要结合需求来判断使用静态内存分配的方法还是动态内存的方法。中断管理选择利用底层中高效的中断来提升信号切换的速度。然后,本论文对SDL-OS的技术难点优先级翻转问题和保存域问题进行了论述。最后,对本论文开发的操作系统SDL-OS进行测试,与当下流行的ucos II操作系统进行对比,选择相同的环境,测试结果表明:本论文开发的SDL-OS比ucos II操作系统具有更优的性能。SDL-OS添加信号的速度比ucos II操作系统提高约10%,SDLOS切换信号速度比ucos II操作系统提高约20%,SDL-OS比ucos II操作系统节约储存空间。

徐磊[6](2020)在《通信协议多核处理器研发》文中提出近年来,随着通信技术的不断发展,其应用越来越广泛,实际的通信系统也越来越复杂,传统的单核处理器结构已经无法满足日益增长的计算需求。并且通信系统最大的特点是广泛的使用通信协议和标准,通信协议是系统进行正确高效通信的基本保障。与此同时,可编程逻辑器件在嵌入式领域越发普及,其高度的灵活性非常适用于个人开发者使用。因此本文依据多核处理器相关技术和SDL形式化语言,在FPGA上设计出一种基于SDL通信机制的、面向通信协议的专用多核处理器系统,以满足通信系统中越发复杂的通信协议设计需求和呈几何级数增长的计算需求。本文的研究内容正是解决当前面向复杂通信协议时通信系统性能无法保证的关键技术之一。首先,阐述了多核处理器的研究背景以及国内外研究现状,并对多核处理器系统所用到的关键技术进行研究,主要包括处理器核心的比较和选取、SDL通信机制的基本原理的和IP核复用技术的高效应用。考虑到多核系统的可扩展性和实际开发的可行性,采用Xilinx公司提供的Micro Blaze处理器软核为计算内核,以IP复用技术为主要技术进行系统的设计开发。然后,根据SDL通信机制中基于信号队列的通信方式,设计出多核处理器系统的硬件通信机制,主要包括主从设备通信和处理器核间通信。并且以此通信机制为基础,提出一种层次化的二级总线架构,处理器核心通过局部总线构建独立的局部处理器子系统,同时各个局部处理器子系统又通过全局总线连接在一起,实现了二级总线架构,在保证了各处理器核心正确共享系统资源的同时,还实现了处理器间的高效通信。采用单主核和多从核的结构,对系统中的各个模块进行划分和地址空间编址。最后,采用Arty-A7开发板进行设计开发,以片内逻辑资源、片上BRAM存储资源和片外DDR3 SDRAM存储器芯片为硬件基础,以Mailbox核、Mutex核以及各种官方IP核为设计基础,进行各个模块的设计和实现。同时将设计完成的各个独立模块通过二级总线架构进行集成,形成一个完整的多核处理器系统,主要包括局部处理器子系统、全局存储器、核间通信模块和互斥同步模块等。通过软硬件协同设计的方法对系统中各个模块进行测试,判断本系统设计正确性并对系统性能进行验证。

黄心如[7](2020)在《我国尘肺病问题多主体协同治理机制与运行演化研究》文中研究说明尘肺病是我国目前最严重的职业病,占职业病发病总人数的90%左右,中国尘肺病患者人数在2019年已超过97.5万例,其中职业性尘肺病87.3万例。近年来,尘肺病整体发病仍呈高发趋势,每年以2.6万例速度增长。尘肺病患者的高发行业范围正在逐步扩大,不仅包括金属矿山及非金属矿山开采,还覆盖到了机械制造、冶炼、建筑、筑路、水电等众多行业。尘肺病作为一种严重的职业病存在因病返贫、因病致贫现象,这不仅严重损害患者的生理机能和心理健康,还危及患者婚姻、家庭及社会功能,给经济发展和社会稳定带来极大的负面影响。随着我国尘肺病问题的日益严峻,如何在实现安全生产、健康劳动的管理目标进程中,解决职业健康损害问题、克服当前政府单一治理成效不显着难题已经成为当代社会亟待解决的重大议题。协同治理在管理行为科学研究领域的模式创新、网络结构升级及治理成效提升方面均呈现出极大优势,因此构建跨部门、跨领域的尘肺病多主体协同治理系统是突破目前治理困境的必然要求与可选路径。本研究在尘肺病多主体协同治理概念界定基础上,从认知性、耦合性和演化性的“协同”视角探析中国尘肺病协同治理系统的构成要素、耦合边界及结构特征,系统刻画了基于主体-关系-结构的五类异质性行动治理主体协同治理模式,明晰了协同治理多主体互动机理,结合质性研究,构建不同网络群体关系的协同共治情境下尘肺病多主体协同治理理论模型。在此基础上,通过问卷数据和质化分析结果,运用统计学方法对尘肺病治理系统中多主体互动要素及其对整体治理成效的影响作用机制进行分析。进一步地,基于多层神经网络和社会网络建模等方法构建了多主体协同交互要素和网络要素混合干预下的尘肺病多主体协同治理网络系统,并运用系统仿真方法对多主体进行非线性行为建模,实现在不同情境要素作用下的行为选择。最后,基于实证和仿真结果针对性地设计了尘肺病协同治理多主体协同共赢政策体系。具体研究内容及结论如下:一是多元协同视域下尘肺病多主体协同治理理论建构。(1)确定了政府、用人单位、医疗卫生机构、社会组织以及尘肺病患者主体的基本构成要素,进而厘清了以引导层-执行层-收益层为主的尘肺病多主体协同治理网络结构。(2)在此基础上,依据社会偏好理论,从自利性、惠他性对尘肺病多主体治理行为进行剖析。(3)依据多元耦合秩序表达提出了“强厌恶互斥-弱厌恶互斥-弱互惠协作-强互惠协作-互惠共赢”演化路径。二是尘肺病协同治理多主体交互模型构建及量化研究。(1)通过质性研究厘清了尘肺病协同治理多主体间互动机理,从任务层面(信息、业务、职能、渠道、发展交互)和情感层面(认知、认同、信任、依赖水平)这两个层面对主体间的互动现状进行分析,研究发现,同一主体在对不同主体交互感知中存在一定的双向冲突性,即尘肺病患者对用人单位交互感知最低,用人单位对尘肺病患者交互感知也最低。(2)交互主体之间整体关系感知质量呈现趋近态势,其中不同主体的情感交互感知均呈现出排序一致性,即依赖水平<信任水平<认同水平<认知水平,交互主体之间关系质量处于表层情感认知状态。(3)整体来看,不同主体与其他主体之间的关系感知水平偏低,其中尘肺病患者与用人单位的“困顿型”占比最大,而医疗卫生机构的“活力型”占比相对较大且在多主体互动中起到良性助推作用。三是尘肺病多主体协同治理模型构建及实证分析。基于质性分析构建了囊括主因素、关系因素以及结构因素的尘肺病系统治理结构框架。实证分析结果显示:(1)不同主体尘肺病协同治理处于中等偏低水平,具体地,年龄小于30岁、未婚、家庭月收入在1000-2000元区间内、学历水平在小学及以下、家庭成员数在6人及以上、工作年限小于3年、基层管理人员身份特征为治理主体的尘肺病协同治理意愿较低。(2)系统内源因素中的主体因素(价值性感知、利益性感知、参与性感知),关系因素(任务和情感交互)以及结构因素(嵌入性感知、中心性感知、系统性感知)均对尘肺病多主体协同治理具有显着的预测作用。(3)系统外源因素中的资源异质性、能力异质性、生态位异质性、政策制度风险、协同成本风险、技术渠道风险对主体、关系、结构因素与部分尘肺病多主体协同治理行为倾向间关系的调节效应路径显着。四是尘肺病多主体协同治理系统共治演化仿真分析。构建以真实多主体互动下尘肺病患者、政府、用人单位、医疗卫生机构和社会组织的联动网群结构,结合Matlab、Python以及Visual Studio等平台联合开发了尘肺病多主体协同共治演化仿真系统,运用系统仿真方法,复现在不同要素混合干预强度下多主体随着时间变化对尘肺病协同治理演化趋势。仿真结果显示:(1)在尘肺病多元治理系统的初始状态下,交互主体间呈现了强厌恶互斥关系最高,弱厌恶互斥次之的不良关系涌现特征,整体治理系统落入到“拮抗态”。通过进一步增强网络影响强度发现,卓越份子具有较强的扭转作用,尘肺病协同治理水平迅速增高,整个系统不断向更优级的共治秩序演化,最终达到“共存态”。(2)基于主体差异性,五类异质性主体在不同程度的互动要素干预影响下尘肺病协同治理水平均呈现波动上升趋势,其中尘肺病患者和用人单位行动主体间的匹配效果对共治秩序演进的影响最为显着。具体地,在两两主体匹配的任务和情感交互干预的同等增幅标准下,尘肺病患者与用人单位、尘肺病患者与医疗卫生机构、尘肺病患者与社会组织、政府与医疗卫生机构、政府与社会组织、医疗卫生机构与社会组织在改变多元共治关系和秩序方面具有相对较强的调节能力,而尘肺病患者与政府、政府与用人单位、用人单位和医疗卫生机构、用人单位与社会组织则在干预效果上具有有限效用提升,同时发现过度强化的情感交互反而会造成整个系统共治效能的退化。(3)在不同程度的各方行动主体之间互动要素干预下,发现了主体因素感知、结构因素感知、异质性特征、风险特征在改变多元共治关系和秩序方面均具有相对较强的调节能力,当不同主体间所有互动要素和网络影响强度全面提升时,会促进整个网络以相对最快的速度由“拮抗态”跃升到“共赢态”的演化进程,相对于单独提升单一主体或要素能更快在始发时刻就进入到共赢态,因此,全面提升所有网络群体或所有互动要素则产生的共赢助推力最强,并能快速促进尘肺病多主体协同治理的实现。最后依据质化分析与量化分析结果,构建了尘肺病多主体协同治理系统PSBEN共赢互惠政策体系设计。以心理P-结构S-行为B–效能E-网络N为提升对象,分别进行了主体心理干预设计、网络结构重塑设计、主体行为防控设计、多主体协同网络效能提升设计和社会网络扩散建设等方面提出了尘肺病协同治理助推策略,为有效实现不同主体间的协同治理提供借鉴。该论文有图61幅,表90个,参考文献475篇。

汤雄超[8](2019)在《并行程序性能故障的检测与规避》文中提出在并行程序已广泛应用于各行各业的当代社会,保障并行程序的高效运行尤为重要。然而,系统软硬件故障和共享资源争抢等因素会导致并行程序出现性能故障,造成大量资源浪费,甚至带来无法估量的损失。因此,如何检测与规避并行程序的性能故障已成为亟待解决的重要问题。尽管国内外已有相关研究,但现有工作仍存在诸多不足,集中体现在:检测性能故障时,引入的性能开销过大,检测结果不易解读;规避性能故障时,对程序特征和系统特性的考虑不够全面。为更好地解决并行程序性能故障的检测与规避这一问题,本文研究如何低开销地在线检测性能故障并给出直观易读的检测结果,以及如何根据程序特征和系统特性进行针对性的性能故障规避。具体而言,本文的主要创新成果包括:(1)提出了利用并行程序源代码中的负载不变代码段进行性能故障在线检测的技术VSENSOR。VSENSOR通过编译器技术自动识别重复执行且各次执行时负载量不变的代码段,并将其视作并行程序内部的性能基准测试程序,从而利用并行程序的源代码进行性能故障检测,而不需要依赖外部测试程序。VSENSOR引入的运行时性能开销低于4%,平均为1.99%。(2)提出了可用于生产环境的轻量级性能故障在线检测技术VAPRO。VAPRO利用外部函数调用将程序运行过程切片,并通过硬件性能计数器和函数调用参数等运行时信息分析各切片的负载和性能。VAPRO不依赖外部测试程序,也不需要分析或修改源代码或可执行文件,实用性较强,可用于生产环境中的CESM等复杂的并行程序。VAPRO引入的性能开销低于10%,平均为2.38%。(3)提出了基于差异化资源调度的性能故障规避技术UBERUN。UBERUN首先分析并行程序对于缓存容量和内存带宽这两种共享资源的需求差异,接着通过分散共享的进程分布模式规避程序间或程序内的进程对此类共享资源的争抢。与不考虑资源争抢的调度方式相比,UBERUN将并行程序的性能平均提升了 16.2%,将系统整体吞吐率提升了 5.4%。(4)提出了利用显式核间消息传递机制规避互斥锁争抢相关性能故障的技术PLOCK。PLOCK是针对显式核间消息传递这一体系结构新特性设计的线程互斥锁。PLOCK针对核间通信机制进行优化,与基础的核间通信互斥锁方案相比,通信量减少67%,吞吐率提升284%,延迟缩短95%。PLOCK避免了互斥锁竞争引起的缓存和内存争抢,其吞吐率是基于内存的互斥锁的27.37倍。

杨啸[9](2019)在《基于RTX64的开放式运动控制器关键技术研究》文中研究表明“中国制造2025”对高端装备制造提出了网络化、数字化、智能化的要求。运动控制器作为智能工厂的终端控制节点,广泛应用于控制智能设备。在开放式架构中,软件化的运动控制器被认为是理想型解决方案。根据可伸缩、可配置、柔性化、模块化的需求,本文设计了基于RTX64的开放式运动控制器,重点探讨了控制器的架构设计、实现方案、同步策略、控制算法等核心模块,旨在实现开放性好、稳定性高、扩展性强的通用运动控制平台。本文主要的研究工作如下:首先,通过分析控制器的功能与性能需求,选取“Windows7+RTX64”为系统开发平台,选用实时工业以太网EtherCAT总线技术实现软控制器与从站设备的通讯,并完成了控制系统的分层架构设计与功能模块划分。其次,讨论了开放式控制器中多进程与多线程的实现方式,主要研究了进程的运行环境与进程间交互方案,提出了多线程设计与调度方案。在分析控制器事件流执行、数据流传递的基础上,设计了运动控制中位置信息的传递流程。基于模板方法设计模式,实现了控制器的原点复位功能。接着,研究了控制器的同步策略与通讯模型,设计了抽象同步基类,实现对多种同步机制的统一管理。采用环形队列降低多线程间的强耦合,针对线程间数据类型差异化,设计了基于模板类的环形队列。然后,设计了连续轨迹插补控制算法,实现了指令预处理与轨迹预处理,分析了拐角过渡条件与性能,选用直线过渡方案。针对前瞻算法失效的问题,提出优化策略。建立速度规划数学模型,使用双向扫描、动态规划、二分调节等算法,确定最优规划速度。最后,为测试开放式运动控制器的可行性,搭建了两个实验平台,对控制器的基本功能、控制性能进行全面测试,并将控制器应用于3D打磨、视觉点胶等实际工程。实验结果与工程应用效果验证了控制器的稳定性与开放性。

周一豪[10](2018)在《基于弱内存一致性的多线程确定性执行技术研究》文中研究表明近年来,随着多核处理器的快速发展,人们广泛的使用并行技术来满足对程序性能提升的需求。由此,带来了诸多并行编程问题,本文就是研究其中之一,确定性问题。它给并行程序的编写,调试,测试带来诸多不便,同时降低了程序的可靠性。本文针对国产飞腾平台上的共享内存多线程程序,提出了一种确定性执行技术,并设计实现了确定性执行系统DetRT以代替Pthread运行时库。首先,本文研究了确定性问题的来源,将其分为数据竞争和同步竞争。在论证弱内存一致性对确定性执行系统性能提升价值的基础上,使用TSO弱内存一致性。本文提出了一种基于弱内存一致性的确定性执行技术,该技术采用串行阶段和并行阶段交替执行的方式,以同步操作为阶段分割的依据。并行阶段时线程间内存隔离,串行阶段时同步各线程的内存修改。本文针对飞腾平台应用程序特征提出了两点改进技术,一是提出串行阶段部分并行化技术,将使用不同同步操作的线程划分到不同的相关线程组中,线程组内串行,组间并行,解决因同步操作串行执行导致的性能下降问题;二是提出一种性能指导标记技术,让长并行距离线程跳过指定串行阶段,解决并行阶段的负载不均衡问题,给编程阶段性能优化带来了新方法。本文采用了内存隔离提交技术实现TSO弱内存一致性,该技术使用了进程代替线程技术和页面保护机制,实现共享内存在并行阶段的隔离和串行阶段的提交。同时,采用了令牌队列方式,给串行阶段顺序的执行提供了确定性保证。最后,本文在飞腾平台上设计实现了确定性执行系统DetRT,它与Pthread线程库接口完全兼容。功能测试表明,其在同步竞争和数据竞争出现时能够保证多线程程序执行的确定性。性能测试表明,DetRT在通用测试集下,与Dthreads性能不相上下;在飞腾平台性能测试程序下,平均运行时间为Pthread的2.25倍,在经过性能指导标记调优后甚至达到1.79倍,远好于Dthreads的平均3.58倍运行时间。

二、进程的同步与互斥——进程的同步与互斥学习(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、进程的同步与互斥——进程的同步与互斥学习(论文提纲范文)

(1)基于关联案例教学法的教学设计——以进程同步互斥为例(论文提纲范文)

一、引言
二、进程互斥/同步与信号量和PV原语
三、渐进复杂的进程互斥案例设计
    (一)单向—允许一人通过的过桥问题
    (二)单向—允许N人同时通过的过桥问题
    (三)双向—允许N人同时通过的过桥问题
四、递进复杂的进程同步案例设计
    (一)双向—允许一人交替通过的过桥问题
    (二)双向—允许N人交替通过的过桥问题
五、教学实施情况
六、结语

(2)操作系统中进程同步与互斥思政教学设计(论文提纲范文)

1 操作系统课程蕴含的思政元素
2 教学案例
    2.1 教学目标
    2.2 教学内容
    2.3 学情分析
    2.4 教学过程
3 教学效果分析
4 结束语

(3)FreeRTOS在ARM平台的SMP系统方案研究与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 多核操作系统的研究现状及发展趋势
    1.3 主要工作内容及创新点
    1.4 论文结构安排
第二章 相关技术介绍
    2.1 FreeRTOS
        2.1.1 FreeRTOS的系统架构
        2.1.2 FreeRTOS的源码结构
        2.1.3 FreeRTOS的内存管理
    2.2 ARM Cortex A53
    2.3 本章小结
第三章 FreeRTOS SMP方案的研究与需求分析
    3.1 功能性的研究与需求分析
        3.1.1 系统的引导与初始化
        3.1.2 任务管理
        3.1.3 中断处理机制
        3.1.4 核间通信
        3.1.5 核间同步与互斥
    3.2 非功能性需求分析
    3.3 本章小结
第四章 FreeRTOS SMP方案的设计与实现
    4.1 系统的引导与初始化
        4.1.1 系统启动引导设计
        4.1.2 处理器核心的休眠与唤醒
    4.2 SMP模式任务管理的设计与实现
        4.2.1 全局多级就绪任务队列
        4.2.2 任务调度机制的设计
        4.2.3 任务调度与切换的实现
    4.3 中断处理机制
        4.3.1 中断向量的设置
        4.3.2 中断的开启与屏蔽
        4.3.3 时间片中断的处理
        4.3.4 软件中断的处理
    4.4 核间通信的设计与实现
    4.5 核间同步与互斥的设计与实现
        4.5.1 ARMv8下自旋锁机制的分析与设计
        4.5.2 自旋锁机制的实现
    4.6 SMP任务调度分析与改进
        4.6.1 SMP任务调度分析
        4.6.2 SMP任务调度方案改进
    4.7 本章小结
第五章 测试结果与分析
    5.1 测试环境
    5.2 功能测试
        5.2.1 系统引导与初始化测试
        5.2.2 核间同步互斥测试
        5.2.3 核间通信与中断处理测试
        5.2.4 多核任务调度测试
    5.3 非功能测试
        5.3.1 任务切换时间
        5.3.2 FreeRTOS SMP性能测试
    5.4 测试结果分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间取得的研究成果

(4)面向多核环境的微内核操作系统研究与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 微内核技术发展史
        1.2.2 相关操作系统介绍
    1.3 研究内容和主要工作
    1.4 本文的结构安排
第二章 关键技术研究
    2.1 多核处理器
    2.2 多核操作系统
        2.2.1 运行模式
        2.2.2 体系架构
        2.2.3 关键技术
    2.3 多核硬件机制
        2.3.1 独占监视器
        2.3.2 中断控制器
        2.3.3 私有定时器
        2.3.4 窥探控制单元
    2.4 微内核技术
        2.4.1 微内核架构
        2.4.2 mginkgo微内核
    2.5 本章小结
第三章 面向多核环境的微内核操作系统的设计
    3.1 整体架构
    3.2 中断管理
    3.3 核间通信
    3.4 任务管理
        3.4.1 任务控制块
        3.4.2 任务划分和组织
        3.4.3 任务调度
        3.4.4 负载均衡
    3.5 本章小结
第四章 关键模块的实现
    4.1 多核启动和初始化
    4.2 核间同步与互斥
        4.2.1 原子操作
        4.2.2 自旋锁
    4.3 核间通信
    4.4 时钟管理
    4.5 任务管理
        4.5.1 调度信息
        4.5.2 任务调度
        4.5.3 负载均衡
    4.6 本章小结
第五章 系统测试和分析
    5.1 测试环境
    5.2 功能测试
        5.2.1 多核启动和初始化
        5.2.2 核间同步与互斥
        5.2.3 核间通信
        5.2.4 时钟管理
        5.2.5 任务管理
    5.3 性能测试
    5.4 系统吞吐量测试
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 存在问题和不足
    6.3 后续工作展望
致谢
参考文献

(5)通信协议高效操作系统研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 嵌入式实时操作系统研究现状
        1.2.2 基于SDL机制开发的操作系统的发展现状
    1.3 章节安排
第二章 SDL-OS的设计概述与关键技术
    2.1 SDL-OS的总体设计
        2.1.1 设计目标
        2.1.2 设计难点
    2.2 关键技术介绍
        2.2.1 SDL机制与以信号为基本调度单位
        2.2.2 调度方式与算法
        2.2.3 Cortex-M4 的介绍
    2.3 本章小结
第三章 SDL-OS内核的设计
    3.1 信号管理
        3.1.1 信号的定义
        3.1.2 信号的调度
        3.1.3 信号的添加与执行
        3.1.4 信号优先级控制块的实现
        3.1.5 SDL-OS的信号切换
    3.2 进程间的同步与通信
        3.2.1 共享内存
        3.2.2 互斥量
    3.3 内存管理
        3.3.1 静态内存分配
        3.3.2 动态内存分配
    3.4 时钟管理
        3.4.1 systick定时器
        3.4.2 软件定时器
    3.5 中断管理
        3.5.1 中断的含义
        3.5.2 Cortex-M4 的中断与异常
        3.5.3 SDL-OS的中断管理
    3.6 本章小结
第四章 SDL-OS难点的实现
    4.1 优先级翻转问题
        4.1.1 目的进程不同的信号
        4.1.2 目的进程相同的信号
    4.2 保存域问题
    4.3 本章小结
第五章 SDL-OS与 ucos Ⅱ操作系统的对比测试
    5.1 测试对比平台ucos Ⅱ_SDL操作系统
        5.1.1 ucos Ⅱ操作系统的介绍
        5.1.2 ucos Ⅱ-SDL操作系统的实现
    5.2 ucos Ⅱ与 SDL-OS的对比
        5.2.1 添加信号函数耗时测试
        5.2.2 切换机制耗时测试
        5.2.3 空间占用对比
        5.2.4 ucos Ⅱ操作系统不适合通信协议的原因
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(6)通信协议多核处理器研发(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 论文章节安排
第二章 多核处理器的关键技术研究
    2.1 处理器核心的选取
        2.1.1 处理器核的比较
        2.1.2 Micro Blaze处理器概述
    2.2 SDL通信机制
        2.2.1 系统结构
        2.2.2 进程管理
        2.2.3 通信机制
    2.3 IP核复用技术
        2.3.1 IP核复用技术概述
        2.3.2 IP核的分类
        2.3.3 IP核的基本特征
    2.4 本章小结
第三章 多核处理器的总体方案设计
    3.1 处理器通信机制的设计
        3.1.1 主从设备通信
        3.1.2 处理器核间通信
    3.2 片上总线架构的设计
        3.2.1 局部总线
        3.2.2 全局总线
    3.3 多核处理器结构的设计
        3.3.1 系统总体结构设计
        3.3.2 存储器地址空间编址
    3.4 本章小结
第四章 多核处理器的具体模块设计与实现
    4.1 局部处理器子系统
        4.1.1 局部存储器设计
        4.1.2 局部存储器接口模块
    4.2 全局存储模块
        4.2.1 全局存储器设计
        4.2.2 全局存储总线
    4.3 共享外设模块
    4.4 处理器核间通信模块
        4.4.1 共享存储通信模块
        4.4.2 Mailbox核间通信模块
    4.5 同步互斥模块
    4.6 本章小结
第五章 系统测试及验证
    5.1 局部存储器测试
    5.2 全局存储器测试
    5.3 核间通信模块测试
    5.4 同步互斥模块测试
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介

(7)我国尘肺病问题多主体协同治理机制与运行演化研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题来源
    1.2 研究背景
    1.3 研究目的与意义
    1.4 研究内容、方法与技术路线
    1.5 本章小结
2 相关理论与文献综述
    2.1 治理理论及相关研究
    2.2 协同治理相关研究
    2.3 尘肺病治理政策体系及相关研究
    2.4 文献系统性评析
    2.5 本章小结
3 尘肺病治理多主体协同理论解析、构成及框架构建
    3.1 我国尘肺病治理严峻形势及患者生存困境
    3.2 尘肺病协同治理的多元概念、构成及互动层面分析
    3.3 本章小结
4 尘肺病多主体协同治理的模型构建
    4.1 基于质性分析的心理和行为层面的交互要素的选择和界定
    4.2 尘肺病多主体协同治理的理论模型构建和假设提出
    4.3 基于主体-关系-结构的尘肺病多主体协同治理模型构建
    4.4 本章小结
5 尘肺病协同治理多主体互动核心变量的量表开发与数据收集
    5.1 研究量表的设计与开发
    5.2 正式调研与样本情况研究
    5.3 正式量表的检验
    5.4 本章小结
6 尘肺病多主体协同治理外源-内源-交互行为倾向变量的实证分析
    6.1 系统内源与外源变量的描述性和对比性分析
    6.2 行为倾向变量的描述性和差异性分析
    6.3 系统内源变量和多主体互动行为倾向变量之间的相关性分析
    6.4 系统内源变量和多主体互动行为倾向变量之间的回归分析
    6.5 基于异质性特征和风险特征的调节效应分析
    6.6 基于外源-内源-交互行为倾向变量间关系的假设检验
    6.7 本章小结
7 尘肺病多主体协同治理系统的共治演化仿真
    7.1 多主体行为建模及共治演化的逻辑设计
    7.2 多主体、多要素互动目标下的可视化界面设计
    7.3 多主体互动要素混合干预下的共治仿真结果
    7.4 本章小结
8 尘肺病协同治理网络PSBEN多元互惠共治政策体系设计
    8.1 尘肺病协同治理网络PSBEN多元互惠共治体系的总体思路
    8.2 尘肺病协同治理网络PSBEN分维度体系设计
    8.3 本章小结
9 研究结论与展望
    9.1 研究结论
    9.2 主要创新点
    9.3 研究局限与展望
参考文献
附录1
附录2
附录3
作者简历
学位论文数据集

(8)并行程序性能故障的检测与规避(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号对照表
第1章 引言
    1.1 研究背景与意义
    1.2 并行程序性能故障的来源和变化趋势
        1.2.1 系统部件故障导致程序性能故障
        1.2.2 共享资源争抢导致程序性能故障
        1.2.3 性能故障问题日益严重
    1.3 检测与规避并行程序性能故障的主要挑战
    1.4 本文的主要贡献
    1.5 本文的主要内容与组织结构
第2章 相关工作
    2.1 性能故障的分析与检测
        2.1.1 性能故障来源分析
        2.1.2 系统噪声
        2.1.3 利用性能模型检测程序性能故障
        2.1.4 利用程序日志检测程序性能故障
        2.1.5 开发者引起的程序故障检测
        2.1.6 利用PMU分析程序
        2.1.7 程序结构分析
    2.2 多个并行程序间的资源共享与性能故障规避
        2.2.1 批处理作业的资源共享
        2.2.2 考虑服务质量(QoS)的资源共享
        2.2.3 获取并行程序的资源需求
        2.2.4 并行程序资源需求的差异
    2.3 单个程序内的线程同步优化与性能故障规避
        2.3.1 基于共享内存的互斥锁
        2.3.2 临界区任务委托
        2.3.3 新型体系结构上的锁和委托
        2.3.4 其他线程同步优化机制
第3章 VSENSOR: 基于源代码分析的性能故障在线检测技术
    3.1 本章概述
    3.2 整体架构
    3.3 编译期间识别探针代码段
        3.3.1 探针代码段的定义
        3.3.2 过程内分析
        3.3.3 过程间分析
        3.3.4 多进程分析
        3.3.5 并行程序的完整分析
    3.4 探针代码段的插桩
    3.5 运行时性能故障检测算法
        3.5.1 数据平滑
        3.5.2 性能归一化
        3.5.3 基于历史信息的性能比较
        3.5.4 多进程分析
        3.5.5 性能故障报告
    3.6 实验评估
        3.6.1 实验设计
        3.6.2 正确性验证与性能开销
        3.6.3 探针代码段的分布
        3.6.4 性能故障注入实验
        3.6.5 案例研究
    3.7 本章小结
第4章 VAPRO: 基于运行状态分析的性能故障在线检测技术
    4.1 本章概述
    4.2 整体设计
    4.3 程序结构分析
    4.4 程序负载推断
        4.4.1 计算负载推断
        4.4.2 通信负载推断
    4.5 性能故障检测
        4.5.1 负载聚类算法
        4.5.2 同类负载的性能比较
        4.5.3 跨进程分析与在线分析
    4.6 实验评估
        4.6.1 实验设计
        4.6.2 性能开销
        4.6.3 检测覆盖率
        4.6.4 案例研究
    4.7 本章小结
第5章 UBERUN: 基于差异化资源调度规避进程间资源争抢
    5.1 本章概述
    5.2 并行程序的资源争抢与需求差异
        5.2.1 分散放置进程后的性能变化
        5.2.2 内存带宽争抢
        5.2.3 末级缓存容量争抢
        5.2.4 处理器频率
        5.2.5 网络通信
    5.3 系统概览
        5.3.1 问题定义
        5.3.2 相关术语
        5.3.3 整体方案与系统整体架构
    5.4 系统设计
        5.4.1 程序性能数据采集
        5.4.2 单程序进程分散
        5.4.3 确定分散系数后的资源需求估计
        5.4.4 作业调度与资源分配
    5.5 系统实现
        5.5.1 原型系统实现细节
        5.5.2 生产环境实现需求
    5.6 实验评估
        5.6.1 实验设计
        5.6.2 整体性能
        5.6.3 宜分散作业比例的影响
        5.6.4 大规模集群的模拟分析
    5.7 本章小结
第6章 PLOCK: 基于显式核间通信规避互斥锁相关资源争抢
    6.1 本章概述
    6.2 背景介绍
        6.2.1 SW26010处理器的显式核间通信机制
        6.2.2 EMP互斥锁的工作原理
    6.3 设计与优化
        6.3.1 锁的链式传递
        6.3.2 锁服务器分层结构
        6.3.3 PLOCK的设计
    6.4 面向SW26010处理器的实现
    6.5 实验评估与讨论
        6.5.1 实验设计
        6.5.2 基础测试
        6.5.3 案例研究
        6.5.4 改进方向
    6.6 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 本文工作总结
    7.2 进一步研究方向
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

(9)基于RTX64的开放式运动控制器关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 运动控制器概述
    1.3 软控制器关键技术概述与现状
        1.3.1 系统设计概述与研究现状
        1.3.2 同步策略概述与研究现状
        1.3.3 连续轨迹算法概述与研究现状
    1.4 论文的研究内容与章节安排
第二章 系统需求分析与架构设计
    2.1 功能需求分析
    2.2 实时性能需求分析
        2.2.1 软件平台实时性分析
        2.2.2 通讯实时性分析
    2.3 开发平台选型
        2.3.1 Windows系统的选取
        2.3.2 RTX64 的选取
    2.4 系统设计方案
        2.4.1 分层架构设计
        2.4.2 功能模块化设计
    2.5 本章小结
第三章 开放式运动控制器系统设计
    3.1 进程设计方案
    3.2 进程通讯方案
        3.2.1 进程间通讯方式
        3.2.2 HMI与运动内核通讯设计
        3.2.3 运动内核与EthetCAT主站通讯设计
    3.3 线程设计与调度方案
        3.3.1 线程设计方案
        3.3.2 线程调度方案
    3.4 事件流与数据流设计
        3.4.1 事件流与数据流描述
        3.4.2 位置信息传递流程
    3.5 原点复位实现方案
        3.5.1 原点复位方案原理
        3.5.2 原点复位方案设计
    3.6 本章小结
第四章 开放式运动控制器同步策略
    4.1 竞态条件与同步机制分析
        4.1.1 竞态条件分析
        4.1.2 同步机制分析
    4.2 同步类方案设计
        4.2.1 锁机制分析
        4.2.2 同步机制选取
        4.2.3 同步类设计
    4.3 线程交互方案设计
        4.3.1 生产者与消费者分析
        4.3.2 缓冲区方案设计
        4.3.3 基于模板类的环形队列设计
    4.4 通讯方案设计与实现
    4.5 本章小结
第五章 连续轨迹插补算法
    5.1 预处理方案设计
        5.1.1 指令预处理
        5.1.2 轨迹预处理
    5.2 拐角过渡方案设计
        5.2.1 拐角过渡方案
        5.2.2 拐角过渡条件
        5.2.3 拐角过渡模型
    5.3 前瞻与插补关系研究
        5.3.1 前瞻规划速度失效分析
        5.3.2 失效解决方案研究
    5.4 前瞻算法实现
        5.4.1 动态前瞻段数设计
        5.4.2 速度规划模型建立
    5.5 本章小结
第六章 实验验证与应用研究
    6.1 实验平台的搭建与配置
        6.1.1 实验平台搭建
        6.1.2 实验平台参数配置
    6.2 基本功能测试
        6.2.1 驱动器从站功能测试
        6.2.2 IO从站功能测试
        6.2.3 Box从站功能测试
    6.3 控制器性能测试
        6.3.1 同步机制性能测试
        6.3.2 线程调度性能测试
        6.3.3 连续轨迹算法性能测试
    6.4 系统应用
        6.4.1 手机外壳3D打磨控制系统
        6.4.2 视觉点胶控制系统
    6.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

(10)基于弱内存一致性的多线程确定性执行技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题的研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多线程确定性执行技术研究现状
        1.2.2 其他确定性技术研究现状
    1.3 本文的研究内容及结构安排
        1.3.1 本文的主要研究内容
        1.3.2 本文的结构安排
第2章 内存一致性弱化研究
    2.1 多线程确定性问题原因
        2.1.1 线程交织顺序
        2.1.2 数据竞争和同步竞争
    2.2 共享内存多线程程序的内存一致性弱化
        2.2.1 顺序一致性
        2.2.2 内存一致性弱化意义
        2.2.3 内存一致性弱化方法
    2.3 本章小结
第3章 多线程程序的确定性执行方法
    3.1 多线程程序确定性并行度提升技术研究
        3.1.1 串行阶段并行度问题
        3.1.2 串行阶段部分并行化算法设计
    3.2 多线程程序确定性性能指导标记技术
        3.2.1 并行阶段串行化问题
        3.2.2 性能指导标记算法设计
    3.3 内存隔离提交机制及确定性顺序研究
        3.3.1 内存隔离提交机制
        3.3.2 确定性顺序技术
    3.4 本章小结
第4章 基于飞腾平台的确定性执行系统设计与实现
    4.1 确定性执行系统设计
        4.1.1 确定性执行系统结构设计
        4.1.2 确定性执行系统模块设计
    4.2 确定性执行系统实现
        4.2.1 控制信息模块实现
        4.2.2 内存控制模块实现
        4.2.3 调度控制模块实现
    4.3 确定性执行系统测试与分析
        4.3.1 确定性执行系统功能验证
        4.3.2 确定性执行系统性能测试及结果分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢

四、进程的同步与互斥——进程的同步与互斥学习(论文参考文献)

  • [1]基于关联案例教学法的教学设计——以进程同步互斥为例[J]. 王立春,孔德慧,李敬华. 教育教学论坛, 2021(42)
  • [2]操作系统中进程同步与互斥思政教学设计[J]. 王丽芳,武瑞娟,樊彩霞. 计算机时代, 2021(06)
  • [3]FreeRTOS在ARM平台的SMP系统方案研究与实现[D]. 郑星. 北京邮电大学, 2021(01)
  • [4]面向多核环境的微内核操作系统研究与实现[D]. 雷品源. 电子科技大学, 2021(01)
  • [5]通信协议高效操作系统研究[D]. 万宇丁芳. 西安电子科技大学, 2020(05)
  • [6]通信协议多核处理器研发[D]. 徐磊. 西安电子科技大学, 2020(05)
  • [7]我国尘肺病问题多主体协同治理机制与运行演化研究[D]. 黄心如. 中国矿业大学, 2020(01)
  • [8]并行程序性能故障的检测与规避[D]. 汤雄超. 清华大学, 2019(02)
  • [9]基于RTX64的开放式运动控制器关键技术研究[D]. 杨啸. 华南理工大学, 2019(01)
  • [10]基于弱内存一致性的多线程确定性执行技术研究[D]. 周一豪. 哈尔滨工业大学, 2018(02)

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进程同步和互斥——进程同步和互斥学习
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