大型的通信设备为了提高设备性能都尽量装备更多的CPU，使不同的功能模块装备相应的 CPU，每一个自主功能模块都有自主运行的嵌入式操作系统。为了使各功能模块运行的应用进程能够互相协调，就需要下层操作系统提供分布式系统的支持功能。

    根据文献[1,2]对分布式系统的定义控制工程网版权所有，对于一个分布式操作系统来说，应用进程可能会运行在不同的处理系统上，在这些处理系统之间，可能存在着全局共享的存储系统。当然，也可能没有全局共享的存储系统，每个 CPU 系统都只能访问本地的存储系统和文件系统。本文讨论在没有全局共享存储系统的情况下，运行于不同 CPU 系统之间的基于消息的进程间通信机理和方法。

    20 世纪 70 年代以来，分布式操作系统[3]虽然从单系统操作系统中发展出来，但主要用于解决通用计算系统的分布式系统设计控制工程网版权所有，对于嵌入式系统则关注不多CONTROL ENGINEERING China版权所有，相关的设计方法和设计思想亦乏善可陈。

    一个典型的多 CPU 嵌入式系统应具有如下特点[4]：
  

; (1)由于存储空间有限且对实时性要求也非常严格，因此在设计针对多 CPU 嵌入式系统的分布式操作系统的进程间消息通信方法时，必须充分考虑到执行效率和内存占用的 问题。

   (2)一个典型的多 CPU 嵌入式系统运行的应用进程种类比较单一，CPU 的数量也远远小于大型分布式系统。在逻辑上，各个不同的 CPU 系统执行的应用进程在功能上都相对独立CONTROL ENGINEERING China版权所有，相互之间的通信量不大；在物理上，一般各 CPU 系统基本都在同一个机架或者同一个机房内，物理连接稳定高效，因此，进程间通信的路由算法[5]可以设计得相对简单而有效。

   (3)多 CPU 嵌入式系统不同于普通的分布式系统之处在于它的各 CPU 系统之间的物理通信方式种类繁多www.cechina.cn，即使在同一个嵌入式CPU 系统中，也可能会使用到多种不同的物理通信方式。

   (4)出于对功能和成本的考虑，构成同一个多 CPU 嵌入式系统的各个子 CPU 系统的能力往往大不一样，一般会存在一个比较强大的中心 CPU 系统，以及通过各种物理连接连接到这个中心 CPU 系统的各终端 CPU 系统。

    根据多 CPU 嵌入式系统的上述特点，本文提出一个在多 CPU 嵌入式系统中使用的分布式操作系统进程间消息通信的设计方法。

1 多 CPU 嵌入式系统的硬件系统
    在给出此进程间消息通信方法的设计之前，先给出该方法所基于的多 CPU 系统的嵌入式系统的硬件体系结构特征：

    (1)拥有多个 CPU 系统；

    (2)各 CPU 终端系统之间都会有物理连接到中心 CPU 系统，可能是总线式的连接，也可能是点对点的连接。各终端 CPU 系统之间可能存在物理连接，也可能不存在物理连接；

    (3)各 CPU 系统上运行的进程间需相互通信，以便能协调运行；

    (4)由于没有全局共享的存储系统，每个 CPU 系统都使用本地存储系统，所以进程间通信必须使用基于消息的通信方式。

    许多大型的嵌入式系统，如在通信设备、航空航天设备中,有类似的硬件体系结构。其典型的结构框图如图 1 所示。

    图 1 中的点到点链路可能是通用异步收发(UART)链路，也可以是高速数据链路(HDLC)链路，泛指使用点到点方式连接的链路。图 1 中的点到多点链路可能是 UART 串口链路，也可以是 HDLC 链路，泛指使用点到多点方式连接中心 CPU系统和多个终端 CPU 系统的链路；图 1 中的总线链路可能是以太网总线链路，也可以是 HDLC 总线链路，泛指使用总线式结构的物理链路。

 

        图 1 多 CPU 系统的嵌入式系统的典型硬件体系结构

 

    与普通的多 CPU 系统相比，多 CPU 系统的嵌入式系统在物理连接方式上更为复杂，但是各 CPU 系统的功能和位置却相对固定，中心 CPU 系统和终端 CPU 系统之间有着明显控制和被控制关系。这决定了在设计中，进程间消息通信将采用集中的路由控制方式。

2 多 CPU 嵌入式系统进程间消息通信方法的层次结构
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