基于嵌入式平台操作系统的研究与应用开发(2)
4.2.1 裁剪原理 19
4.2.2 裁剪内容 20
4.3 系统应用裁剪 21
5 性能测试 22
5.1 系统性能比较 22
5.2 测试数据分析 24
结 论 25
致 谢 26
参考文献27
附 录 28
1 绪论
1.1研究背景
本课题来源于国家自然基金项目《嵌入式实时操作系统可信增强与虚拟化技术研究与开发》，是项目的一个研究内容。通过课题的研究工作，达到了解Gentoo Linux操作系统，并在嵌入式平台进行研究与开发的目的。
1.1.1 嵌入式系统
嵌入式系统[1]是一种计算机和电子领域专用的计算机操作系统，一般采用可裁剪的软硬件，运行于嵌入式平台上，嵌入式系统多用于对实用性、可靠性、安全性、成本、体积、能耗率等有较高要求的项目和工程。当然，如今嵌入式系统的应用领域也不再局限于项目和工程，我们平时使用智能手机，数码相机等都是嵌入式系统在生活领域的经典应用。从软硬件结构看[2]，嵌入式系统通常被描述为嵌入式微处理器，外围硬件设备，嵌入式操作系统以及应用程序等多个部分的集合。在这种组合下，各种满足在嵌入式系统条件的硬件驱动程序和库函数都能在嵌入式系统上运行，可见嵌入式系统广泛应用于各个领域。但即便如此，嵌入式操作系统仍有一定的专用性，通常某一嵌入式操作系统在特定硬件平台上移植完之后不能被重复利用。因此，在专用的嵌入式电路板上（如Beaglebone，Pandaboard等）运行嵌入式linux操作系统已经成为研究嵌入式操作系统的基本需求。
1.1.2 嵌入式系统的移植
嵌入式Linux 操作系统1是以嵌入式平台为硬件基础结合Linux操作系统组成。完整的嵌入式Linux系统通常由四部分构成：bootloader、嵌入式Linux内核、文件系统和嵌入式应用程序。其中bootloader作为整个嵌入式系统的引导程序，主要执行一些启动操作系统之前必要的初始化工作，如初始化引脚，设置堆栈，设置启动参数，加载操作系统等;嵌入式Linux内核通常被裁剪掉部分功能，这也是本论文的主要部分之一；裁剪后的Linux内核可以有效减少系统体积，更好地适应嵌入式平台一些特定的硬件配置。
1.1.3 嵌入式Linux系统裁剪方法
现有的裁剪方法主要从内核和系统两方面进行，Linux内核的模块化设计使得内核裁剪与定制相对简单，所需要裁剪的部分可以通过Linux本身提供的编译工具配置成可加载模块或直接删除，系统库方面一般采用静态链接的方法，静态链接能提供某些程序必要的库函数，有效缩短编译时间。但上述这些方法都存在一些不足，Linux本身提供的编译工具中呈现出的编译选项间联系复杂，各个选项之间相互依赖，经常需要试验多次才能确定某一部分能否裁剪，因此裁剪效率偏低。对于系统库的裁剪，若应用程序比较少，优势会比较明显，一旦应用程序增加，重复的静态连接代码会占用大量系统空间，降低系统性能，达不到理想状态。
1.2 研究意义
正如前文所述，嵌入式系统具有专一性和多样性，不同的开发板的性能结构往往各不相同且各有特色，因此需要对原有嵌入式系统进行大量复杂的移植工作。基于嵌入式操作系统的研究能够避免盲目移植，为目标板提供最符合需求的操作系统，对目标板的配置扬长避短。同时，能为开发人员提供底层硬件基础，为后续嵌入式的应用程序开发打下坚实基础。因此，本论文具有重要的理论意义和实用价值。
1.3主要研究内容