Windows CE OAL Porting
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Windows CE OAL Windows CE OAL PortingPorting
Windows CE.Net 2
강의 내용강의 내용
Windows CE 커널 개요 Windows CE 커널 생성 OAL(OEM Adaptation Layer) OAL Porting
Windows CE.Net 3
Windows CE Windows CE 커널 커널 (1)(1)
Windows CE.Net 4
Windows CE Windows CE 커널 커널 (2)(2)
Windows CE Kernel 개요 Real-time embedded kernel Microkernel 유형 주요 기능
작업 스케줄링 자원 관리 ( 메모리 관리 ) 관련 Win32 API 지원
Windows CE.Net 5
Windows CE Windows CE 커널 커널 (3)(3)
Windows CE Kernel 주요 기능 작업 스케줄링
Thread 단위의 작업 스케줄링 지원 스케줄링 정책
우선순위 기반 선점형 스케줄링 (Priority-based preemptive scheduling)
Time-sharing-based round-robin scheduling : 동일 우선순위 스레드 내에서의 스케줄링
Process 관리 32 개 processes, process 당 32MB 주소영역 할당
참고 - Windows 2000 process 의 2GB 주소영역 Thread 관리
Windows CE 3.0 이전은 8 개의 thread priority Windows CE.NET 은 256 개의 thread priority
Windows CE.Net 6
Windows CE Windows CE 커널 커널 (4)(4)
Windows CE Kernel 주요 기능 작업 스케줄링
Windows CE.Net 7
Windows CE Windows CE 커널 커널 (5)(5)
Windows CE Kernel 주요 기능 작업 스케줄링
우선순위기반 선점형 스케줄링 실행중인 스레드보다 우선순위가 높은 스레드가 생성되면 실행중인
스레드가 중지되고 우선쉬운 높은 스레드가 먼저 실행하도록 스케줄링 Process/thread 우선순위
우선순위 : 0 ~ 255 리얼타임 우선순위 : 0 가장 낮은 우선수위 (idle priority) : 255
Process/thread 우선순위 관리 기본 우선순위 (Base Priority) / 현재 우선순위 (Current
Priority) 생성시에 할당되는 우선순위 :
THREAD_PRIORITY_NORMAL(255) 스레드가 생성될 때에는 자신이 속하는 프로세스의 우선순위 및
퍼미션 등을 상속받는다 스레드가 동작중에 여타의 이유로 현재 우선순위를 바꾸어 동작한
후에 다시 스케줄링될 때에는 기본 우선순위로 변환되어 스케줄링된다
Windows CE.Net 8
Windows CE Windows CE 커널 커널 (6)(6)
Windows CE Kernel 주요 기능 작업 스케줄링
우선순위 조정 API BOOL SetThreadPriority(HANDLE hThread, int
nPriority); 우선순위 248 ~ 255 지정 현재 우선순위만 변경
BOOL CeSetThreadPriority(HANDLE hThread, int nPriority); 우선순위 0 ~ 255 지정 기본 우선순위 및 현재 우선순위 모두 변경 커널 프로그램에서만 사용 가능
Process/thread 우선순위 역전 (Priority Inversion) 우선순위가 높은 스레드가 우선순위가 낮은 스레드에 의해 블로킹되는
문제점을 해결 우선순위 상속 기능
Windows CE.Net 9
Windows CE Windows CE 커널 커널 (7)(7)
Windows CE Kernel 주요 기능 작업 스케줄링
Windows CE.Net 10
Windows CE Windows CE 커널 커널 (8)(8)
Windows CE Kernel 주요 기능 작업 스케줄링
퀀텀 타임 (Quantum Time) 기반 라운로빈 스케줄링 동일한 우선순위 내에서의 스레드 스케줄링
기본 퀀텀 타임 : 100ms 퀀텀 타임 변경
CeSetThreadQuantum() API 인증모드에서 동작하는 커널 프로그램에서만 사용 가능
0 퀀텀 타임 (Zero Quantum Time) 스레드 퀀텀 파임이 무한값이 되어 스레드 자신이 반환할 때까지 CPU 를
선점 Time-to-Completion Thread
0 퀀텀 타임 0 우선순위
Windows CE.Net 11
Windows CE Windows CE 커널 커널 (9)(9)
Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리 ( 메모리 관리 )
Windows CE 는 4GB 의 가상기억공간을 지원 하위 2GB – 사용자 레벨 메모리 상위 2GB – 커널 레벨 메모리
사용자 레벨 메모리 모델 33’s Memory slots (Active Slot + 32’s Process Slot) –
0x0000000~0x41ffffff User data & shared memory – 0x42000000 ~ 0x7fffffff 하나의 프로세스가 접근 가능한 메모리
Active Slot 자신에 할당된 memory slot User data memory area
Windows CE.Net 12
Windows CE Windows CE 커널 커널 (10)(10)
Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리 ( 메모리 관리 )
커널의 자리 이동
Windows CE.Net 13
Windows CE Windows CE 커널 커널 (11)(11)
Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리 ( 메모리 관리 )
커널 레벨 메모리 모델 물리적인 메모리 맵핑 공간 – 하위 1GB(0x80000000 ~
0xBFFFFFFF) 캐시 연동 가상 메모리 – 0x80000000~0x9FFFFFFF 캐시 비연동 가상 메모리 – 0xA0000000~0xBFFFFFFF
커널 프로그램 실행 공간 – 상위 1GB(0xC0000000 ~ 0xFFFFFFFF)
물리적인 메모리 맵핑은 CPU 의 MMU 초기화 과정에서 설정 RAM 등 실제 메모리 영역의 주소는 캐시 연동 가상 메모리로 맵핑 Memory-mapped I/O 를 위한 I/O 주소는 캐시 비연동 가상
메모리로 맵핑
Windows CE.Net 14
Windows CE Windows CE 커널 커널 (12)(12)
Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리 ( 메모리 관리 )
Physical Memory
Debug Serial Port
32MB Flash
64MB RAM
0x 8200 0000
0x 8000 0000
0x 0400 0000
0x 0000 0000
Reserved
32MB Flash
64MB RAM
64MB RAM
32MB Flash
User
0x c000 0000
0x a000 0000
0x 8000 0000
512MBCached
512MBUnCached
Kernel Virtual Address 커널(nk.exe) 을 위한 기억공간
Windows CE.Net 15
Windows CE Windows CE 커널 커널 (13)(13)
Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리 ( 메모리 관리 )
커널 인증 모드 Windows CE 보안 기능 커널은 실행 프로그램이나 DLL 등의 모듈을 로딩할 때에 OAL 이
지원하는 커널 인증 과정을 거쳐 허용가능한 모드일 경우에 해당 모듈을 로딩한다
Kernel
OAL
• 프로세스 생성(CreateNewProc())• DLL(OCX) 로딩(InitModule())
• 커널 인증 수행(VerifyBinary())
• OEM_CERTIFY_TRUST : 2
• OEM_CERTIFY_RUM : 1
• OEM_CERTIFY_FALSE : 0
• 커널 인증 요청
Windows CE.Net 16
Windows CE Windows CE 커널 커널 (14)(14)
Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리 ( 메모리 관리 )
커널 인증 모드 프로세스 생성 시점의 커널 인증 과정
(1) 프로세스 파일을 메모리에 로딩한다(2) 로딩된 파일의 내용을 OAL 에게 전송하여 인증 레벨 값을 확인한다(3) 확인된 인증 레벨 값에따른 조치
DLL(OCX) 로딩 시점의 커널 인증 과정 (1) DLL 파일을 메모리에 로딩한다(2) 로딩된 파일의 내용을 OAL 에게 전송하여 인증 레벨 값을 확인한다(3) 확인된 인증 레벨 값에따른 조치(4) 프로세스 인증 레벨 값과의 비교 조치 - 프로세스 인증 레벨보다 낮은 경우에 로딩을 허용하지 않는다
Windows CE.Net 17
Windows CE Windows CE 커널 커널 (15)(15)
Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리 ( 메모리 관리 )
스레드 권한 부여 방식 스레드는 기본적으로 자신이 속한 프로세스 공간만 접근할 수 있다 다른 스레드의 공간을 접근하려고 할 경우에 별도의 접근 권한
(Permission) 을 부여 받아야 한다
Windows CE.Net 18
Windows CE Windows CE 커널 커널 (16)(16)
Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리 ( 메모리 관리 )
스레드 권한 부여 방식 퍼미션 (Permission) 관리
하나의 스레드가 접근 가능한 메모리 슬롯을 비트별로 표시한 비트맵 데이터(Access Key) 로 관리
Access Key 는 32 개의 메모리 슬롯이 있으므로 32 비트로 표현 스레드는 생성시에 부모 프로세스의 퍼미션을 상속받는다 프로세스별 기본 퍼미션 :
슬롯 1 에 할당된 프로세스 – 0x00000001슬롯 2 에 할당된 프로세스 – 0x00000002
…슬롯 32 에 할당된 프로세스 – 0x80000000
예 : 슬롯 3 에 할당된 프로세스에서 생성된 스레드가 슬롯 2 을 접근하기 위해 가져야 하는 퍼미션 값 :
0x00000004 + 0x00000002 = 0x00000006
Windows CE.Net 19
Windows CE Windows CE 커널 커널 (16)(16)
Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리 ( 메모리 관리 )
스레드 권한 부여 방식 퍼미션 (Permission) 접근 API
GetCurrentPermissions(); SetProcPermissions();
동일한 프로세스 내에서 생성된 스레드사이에도 퍼미션이 다르게 지정 가능 커널이 타스크 스위칭 (Task Switching) 과정 중에서 스레드가 사용할
가상 메모리 페이지 테이블을 리셋 및 초기화 프로세스가 스레드를 생성하여 다른 스레드와 동일한 퍼미션을 갖게 하기
위해서는 스레드 생성 전에 퍼미션을 읽어 온 후에 스레드 생성 후에 퍼미션을 전달하여 새로운 스레드가 퍼미션을 설정할 수 있도록 하여야 한다
Windows CE.Net 20
Windows CE Windows CE 커널 커널 (17)(17)
Windows CE Kernel 구성 “NK.EXE” 는 “ New Kernel” 이라는 의미 NK.EXE = NK.LIB + OAL.LIB NK.LIB
Kernel 의 기능을 갖춘 library Microsoft
OAL.LIB OEM hardware 에 맞춘 layer(BSP) 개발자
Windows CE.Net 21
Windows CE Windows CE 커널 커널 (18)(18)
Windows CE Kernel 생성 구성 BSP 의 커널 소스 디렉토리 구조
$(TARGETPLATROOT)/src/Kernel /KERN KERN.exe /KERNKITL + NK.lib
KERNKITL.exe /KERNKITLPROF
KERNKITLPROF.exe /OAL OAL.lib
linking
Build 옵션에 따라 하나의 이미지를 선택NK.nb0 NK.bin
NK.exe
Windows CE.Net 22
OAL(OEM Adaptation OAL(OEM Adaptation Layer) (1)Layer) (1) OAL 개요
커널이 접근하려는 하드웨어 플랫폼에 대해 이를 접근할 수 있도록 지원하는 모듈 시간 및 날짜 접근 타이머 인터럽트 설정 인터럽터 enable/disable 전원 관리 디버그 용도 인터페이스 입출력 등
디바이스 드라이버는 사용자 서비스와 관련된 장치 인터페이스를 제공한다는 점에서 OAL 와 차이
OAL 함수 분류 필수 함수 – 커널이 직접 참조하는 함수 선택 함수 – 함수 포인터 테이블을 이용하여 간접 참조하는
함수
Windows CE.Net 23
OAL(OEM Adaptation OAL(OEM Adaptation Layer) (2)Layer) (2) 커널과 OAL 관계
Interrupt Controller
Windows CE.Net 24
OAL(OEM Adaptation OAL(OEM Adaptation Layer) (3)Layer) (3) OAL 개발 접근법
Monolithic OAL Windows CE.Net Ver.4.2 이하 버전 OAL 관련 모든 함수 (OEMxxx() 함수 ) 를 BSP 에서 지원
PQ(Product-Quality) OAL Windows CE Ver.5.0 이상 버전 OAL 기능을 계층화하여 커널과 관련이 높은 함수를 PB 에서
지원 $(_PLATFORMROOT)/COMMON 폴더에 대부분의 OAL 필수
함수를 구현 개발자는 일부 OEMxxx() 함수 및 PQ-OAL 에서 호출하는
OALxxx() 함수를 구현하여 지원 하드웨어 플랫폼과 밀접한 관계를 갖는 함수
하드웨어 플랫폼의 다양화를 지원하기 위함
Windows CE.Net 25
OAL(OEM Adaptation OAL(OEM Adaptation Layer) (4)Layer) (4) 필수 OAL 함수
void StartUp(void); void OEMInitDebugSerial(void); void OEMWriteDebugByte(UCHAR ch); int OEMReadDebugByte(void); void OEMWriteDebugString(unsigned short *str); int OEMParallelPortGetByte(void); void OEMParallelPortSendByte(BYTE chData); BOOL OEMIoControl(DWORD dwIoControlCode,
LPVOID lpInBuf, DWORD nInBufSize, LPVOID lpOutBuf, DWORD nOutBufSize, LPWORD lpBytesReturned);
BOOL OEMInterruptEnable(DWORD idInt, LPVOID pvData, DWORD cbData);
void OEMInterruptDisable(DWORD idInt); void OEMInterruptDone(DWORD idInt);
Windows CE.Net 26
OAL(OEM Adaptation OAL(OEM Adaptation Layer) (5)Layer) (5) 필수 OAL 함수
BOOL OEMGetExtensionDRAM(LPDWORD lpMemStart, LPWORD lpMemLen);
BOOL OEMQueryPerformanceCount(LARGE_INTEGER *lpliPerformanceCount);
BOOL OEMQueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER *lpliPerformanceFreq);
void OEMPowerOff(void) void OEMIdel(DWORD deIdelParam); DWORD SC_GetTickCount(void); void OEMInterruptHandlerFiq(void); int OEMInterruptHandler(unsigned int ra); BOOL OEMSetRealTime(LPSYSTEMTIME lpst); BOOL OEMGetRealTime(LPSYSTEMTIME lpst); BOOL OEMSetAlarmTime(LPSYSTEMTIME lpst);
Windows CE.Net 27
OAL(OEM Adaptation OAL(OEM Adaptation Layer) (6)Layer) (6) 필수 OAL 함수
void OEMInit(void); void InitClock(void); void OEMCacheRangeFlush(void *pAddress,
DWORD length, DWORD flags); DWORD OEMARMCacheMode(void); void OEMDataAbortHandler(void);