微内核操作系统互斥量模块功能正确性的形式化验证

操作系统在许多安全攸关领域为软件系统提供关键性底层支撑,操作系统中一个微小的错误或漏洞都可能引起整个软件系统的重大故障,造成巨大经济损失或危及人身安全.为了减少此类安全事故的发生,对操作系统正确性进行验证十分必要.传统测试手段无法穷尽系统中的所有潜在错误,因而操作系统验证有必要使用具有严格数学理论基础的形式化方法.在操作系统中,互斥量可协调多任务对资源的访问,是一种常用的任务同步方式,其功能正确性对于保障多任务应用的正确性十分关键.基于定理证明方法,在交互式定理证明器Coq中对某抢占式微内核操作系统的互斥量模块进行代码级形式化建模,给出其接口函数的形式化规范,并实现这些接口函数的功能正确性验证.

基于互斥量的MbedOS调度机制剖析

为了能清晰理解互斥量对共享资源的独占访问原理与机制,在简要分析实时操作系统的互斥量的含义、应用场合、调度机制以及关键要素作用的基础上,对mbedOS互斥量调度机制进行了理论剖析。以KL36芯片为例对mbedOS的互斥量进行了实践,基于时序图采用printf方法直观地输出了线程响应互斥量的调度过程信息,并对互斥量调度机制的实时性能进行分析。通过对互斥量调度机制的剖析,有助于进一步分析mbedOS的其他同步与通信方式,也可为深入理解其他实时操作系统的同步与通信手段提供参考借鉴。

基于STM32的mbedOS优先级反转问题机制剖析

目前,针对嵌入式实时操作系统优先级反转问题的研究集中在VxWorks操作系统、WinCE操作系统、μC/OS-Ⅱ操作系统等,而对mbedOS操作系统避免优先级反转问题的机制研究方面缺乏相关材料。基于分析优先级反转问题出现的缘由、现象以及相关解决方案,通过实验例程对mbedOS中解决优先级反转问题的机制进行深入剖析。最后通过时序图的方式对该机制进行归纳总结,可为mbedOS的应用研究和在不同微控制器上的移植提供基础,也可为不同实时操作系统下解决优先级反转问题机制的比较分析提供参考。

并行程序设计课程全过程多途径思政建设方案

并行计算的应用领域越来越广泛,众多计算机类专业都将并行程序设计作为必修课程。依据ACM/IEEE计算课程体系规范,结合国产超级计算机的发展,该文梳理该课程的教学内容和包括思政目标在内的课程目标,进而设计全过程多途径的总体思政方案。思政元素涵盖所有5个思政目标,且较好地分布在全部5个知识单元中,教学方法和工具均根据各个思政元素的特点量身选择或设计。该文最后论述两个课程思政设计案例供相关课程参考,包括通过引导加速比上限的讨论强调辩证地理解相关规律,以及借助互斥锁的线上实践培养严谨求实的治学态度。

基于互斥锁传播的多智能体路径规划算法

基于冲突的搜索(CBS)算法可以应用于连续时间假设下的多智能体路径规划问题,但是仍存在没有相应冲突识别方法与约束生成规则的问题,从而导致算法效率低下。为此,引入并改进人工智能规划领域中的互斥锁传播技术进行路径规划。首先通过多值决策图(MDD)中的终点可达信息判断冲突的基本类型,然后讨论不同MDD的深度,将冲突划分为基数冲突或非基数冲突,最后针对不同类型的冲突直接生成对应的约束集合,使得CBS下层算法根据约束集合一次性规划出最优路径。互斥锁传播技术提供了比特殊规则更加通用的方法,不仅可以识别出离散时间下的矩形冲突、廊道冲突等特殊基数冲突,还可以针对连续时间的情景,将识别出的基数冲突进行分类并自动生成不同冲突类别对应的约束集合。实验结果表明,使用互斥锁传播的CCBS算法相较于CBS框架下的前沿算法平均成功率提升了6.2%,平均运行时间缩短了38.6%,相较于非CBS框架下的前沿算法平均成功率提升了15.3%,平均运行时间缩短了56.8%。

基于ActiveX技术的分布式KVM坐席协作自动控制系统

当前的坐席协作自动控制系统通常以单层次处理数据,影响数据处理性能。因此提出基于ActiveX技术的分布式KVM坐席协作自动控制系统设计。采用HC244芯片来生成控制模拟信号,采用PS2电路控制切换连通VGA内的VSYNC信号。利用ActiveX技术将系统处理分为Active应用层以及服务层,并利用分布式协同算法分配系统控制计算机任务,最后生成互斥变量,利用互斥变量来完成对计算机设备的完成控制。实验结果证明,设计系统在数据处理中,性能优于其余系统,证明设计系统的可行性。

基于Nios Ⅱ双核处理器的数字水印系统设计

为了提高数字水印系统的处理速度,引入多核处理技术非常必要。提出一种基于NiosⅡ双核处理器的数字水印系统的设计方案。系统采用主从处理器架构,处理器之间通过Mutex互斥硬核和共享存储进行通信。利用栅障同步机制和有限状态机思想进行相关硬件系统搭建和软件程序设计。系统采用一种基于DCT变换和Arnold置乱的新型彩色图像水印算法。实验证明,与基于单个NiosⅡ处理器、ARM或者DSP实现的数字水印嵌入式系统相比,双核系统在没有增加过多硬件资源占用的基础上,有效提高了数字水印处理的执行效率,同时兼顾了很好的便携性。

共享内存在高效进程间通信中的应用研究

在Linux系统中两个或多个进程间通信,是实现计算机内部传递信息的机制,它们之间是同步的关系,多个协作进程间完成数据的共享、消息的交换。文章基于Ubuntu 12操作系统环境,通过共享内存通信的方式设计一种基于多进程的同步关系,它们共享内存的同步通信机制。文章详细描述了该机制的设计原理和实现方式,并采用内核文件shm.h实现了进程同步,通过内存片段共享机制减少多个进程之间的切换时间,实现了共享内存在多进程间的高效通信。

Microsoft Win32应用程序接口(API)中同步机制的使用

总结了MicrosoftWin32API中同步对象的特性及在编写MicrosoftWin32应用程序时如何运用这些同步对象 .

双MicroBlaze软核处理器的SOPC系统设计

设计了一款基于双MicroBlaze软核处理器、面向嵌入式领域的SOPC系统,在信息处理繁忙的情况下,实现两软核处理器之间的同步、通信和中断功能,提高信息吞吐率和系统灵活性,降低设备尺寸。两处理器之间通过Mutex模块实现同步功能,通过Mailbox模块实现通信和中断功能,通过共享BRAM模块实现大块通信功能,并进行了有效的功能验证。该SOPC系统在XUPV5-LX110T开发板上得到验证。测试结果表明,两软核处理器之间有效地实现了同步,通信和中断功能,达到了预期的效果,验证了方案的有效性。

面向拓扑空间实体的扩展锁技术

借鉴操作系统中有关进程管理的理论 ,提出了一套面向拓扑空间实体的扩展锁技术 该技术实现了并行加锁与解锁事务间的同步与互斥管理 ,避免了死锁检测、事务回滚等操作带来的系统开销 ,提高了系统的运行效率 另外 ,在空间锁事务管理中使用的队列管理机制对提高系统的有序运转有十分重要的意义 实验证明 :该技术以相关管理逻辑代码的时间开销为代价 。

多线程编程模型的研究与应用

在同步机制的基础上,结合局域网内网审计系统项目的实际开发经验,总结了流水线模型、对等工作组模型、客户端/服务器模型、主从架构模型和其它模型等共5种常见多线程编程模型,并介绍如何将这些模型运用到局域网内网安全审计系统中.

Linux互斥锁机制的研究及改进

Applications with real-time constraints are not only growing in the field of embedded system,but gainingpopularity in the desktop environment as well. At the same time, using an opened source system,Linux,as the sup-ported OS is more and more appealing to many developers. So it is regarded as a potential aspect by many users to im-prove Linux performance to satisfy the real-time requirements. The article discusses the mutex implementation ofLinux in depth and on the basis of that, gives rise to methods to improve the deficiency. An implementation underversion of 2.2 series is brought forward.

一个基于多线程的优先级继承协议锁的算法研究

实时线程库对构造实时中间件和开发具有良好可移植性、有实时要求的分布式应用具有重要意义 .防止优先级翻转的线程互斥和同步机制是实现实时线程库的核心 ,目前多数的线程库都缺乏这种机制 .基于优先级继承协议 ,提出了一个防止优先级反转的互斥算法 .算法能够保证操作的原子性 ,可以避免发生死锁 ,且能够有效地防优先级翻转 .在 Windows和 Solaris平台上对性能进行了分析 ,并将算法应用到了实时

一种解决多星遥感地面接收资源冲突及优化的方法

针对多星遥感任务规划中的地面接收资源冲突问题,提出了一种利用互斥关系矩阵解决多星遥感中地面接收资源冲突及优化分配的技术,详细解释了互斥矩阵技术的实现方法;应用该技术能够给出多种无冲突的优化分配预案。同时以遥感任务完成量为基准,根据卫星星上数据存储能力和星地数据传输能力,采用优化决策技术建立了一种地面接收资源分配的综合评价模型,用来对多个地面站分配的无冲突预案进行评估,解决多星遥感地面接收资源分配的最优化问题。

高可信度最小约简属性启发策略

为提高启发式算法计算最小约简的可信度,基于可辨识矩阵,研究了属性之间存在的吸收、排斥以及互斥等特征,分析其与最小约简的关联,提出了对应的最小约简属性启发策略,建立了各个特征下属性启发策略的可信度计算模型.在此基础上,按照可信度排序,形成了一种综合的高可信度最小约简属性启发策略,并给出了具体的约简算法.理论和实验分析表明,本文策略具有可信度高且可信度可以估计等优点,能有效提升最小约简算法的性能.

Linux下互斥机制及其分析

详细介绍了在Linux环境下,特别是内核态下可能遇到的各种互斥场景,依据代码执行路径对其进行了分类。在此基础上,比较了各种互斥问题的解决方案的使用环境、优缺点以及使用时要注意的问题。

Linux下的多线程编程

介绍了Linux多线程库、几种线程间互斥和同步方法的实现 ,及多线程程序的基本程序结构。

基于多线程的多串行通信任务的实现

根据串口通信的基本原理 ,介绍了利用 WIN3 2 API编程 ,基于单进程和多线程的多任务的串行通信 ,实现在一台计算机上对两个 PLC控制网络的数据进行通信的任务 ,并对影响串行通信的因素进行了探讨 .有效地解决了在串口通信中的实时响应问题 ,降低了数据丢失率 。

分布式系统设计中的互斥问题

介绍了互斥问题的基本概念,并针对分布式系统设计中的互斥问题分析了非基于令牌和基于令牌的两种解决方案.通过对典型算法的分析,有助于对分布式系统形成可操作的数学模型.