Windows CE OAL Porting Windows CE.Net

강의 내용 Windows CE 커널 개요 Windows CE 커널 생성 OAL(OEM Adaptation Layer) OAL Porting Windows CE.Net

Windows CE 커널 (1) Windows CE.Net

Windows CE 커널 (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

Windows CE 커널 (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 32개 processes, process당 32MB 주소영역 할당 참고 - Windows 2000 process의 2GB 주소영역 Thread 관리 Windows CE 3.0 이전은 8개의 thread priority Windows CE.NET은 256개의 thread priority Windows CE.Net

Windows CE 커널 (4) Windows CE Kernel 주요 기능 작업 스케줄링 Windows CE.Net

Windows CE 커널 (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

Windows CE 커널 (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

Windows CE 커널 (7) Windows CE Kernel 주요 기능 작업 스케줄링 Windows CE.Net

Windows CE 커널 (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 CPU를 선점 Time-to-Completion Thread 0 퀀텀 타임 0 우선순위 Windows CE.Net

Windows CE 커널 (9) Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리(메모리 관리) Windows CE는 4GB의 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

Windows CE 커널 (10) Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리(메모리 관리) 커널의 자리 이동 Windows CE.Net

Windows CE 커널 (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 CPU의 MMU 초기화 과정에서 설정 RAM 등 실제 메모리 영역의 주소는 캐시 연동 가상 메모리로 맵핑 Memory-mapped I/O를 위한 I/O 주소는 캐시 비연동 가상 메모리로 맵핑 Windows CE.Net

Windows CE 커널 (12) Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리(메모리 관리) 커널(nk.exe)을 위한 기억공간 Windows CE.Net

Windows CE 커널 (13) Windows CE Kernel 주요 기능 자원 관리(메모리 관리) 커널 인증 모드 OAL 커널은 실행 프로그램이나 DLL 등의 모듈을 로딩할 때에 OAL이 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

Windows CE 커널 (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 OAL에게 전송하여 인증 레벨 값을 확인한다 (3) 확인된 인증 레벨 값에따른 조치 DLL(OCX) 로딩 시점의 커널 인증 과정 (1) DLL 파일을 메모리에 로딩한다 (4) 프로세스 인증 레벨 값과의 비교 조치 - 프로세스 인증 레벨보다 낮은 경우에 로딩을 허용하지 않는다 Windows CE.Net

Windows CE 커널 (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

Windows CE 커널 (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 Key는 32개의 메모리 슬롯이 있으므로 32 비트로 표현 스레드는 생성시에 부모 프로세스의 퍼미션을 상속받는다 프로세스별 기본 퍼미션 : 슬롯 1에 할당된 프로세스 – 0x00000001 슬롯 2에 할당된 프로세스 – 0x00000002 … 슬롯 32에 할당된 프로세스 – 0x80000000 예: 슬롯 3에 할당된 프로세스에서 생성된 스레드가 슬롯 2을 접근하기 위해 가져야 하는 퍼미션 값: 0x00000004 + 0x00000002 = 0x00000006 Windows CE.Net

Windows CE 커널 (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

Windows CE 커널 (17) Windows CE Kernel 구성 “NK.EXE”는 “New Kernel” 이라는 의미 NK.EXE = NK.LIB + OAL.LIB NK.LIB Kernel의 기능을 갖춘 library Microsoft OAL.LIB OEM hardware에 맞춘 layer(BSP) 개발자 Windows CE.Net

Windows CE 커널 (18) Windows CE Kernel 생성 구성 BSP의 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 선택 NK.nb0  NK.bin  NK.exe Windows CE.Net

OAL(OEM Adaptation Layer) (1) 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 OAL와 차이 OAL 함수 분류 필수 함수 – 커널이 직접 참조하는 함수 선택 함수 – 함수 포인터 테이블을 이용하여 간접 참조하는 함수 Windows CE.Net

OAL(OEM Adaptation Layer) (2) Interrupt Controller Windows CE.Net

OAL(OEM Adaptation Layer) (3) Monolithic OAL Windows CE.Net Ver.4.2 이하 버전 OAL 관련 모든 함수(OEMxxx() 함수)를 BSP에서 지원 PQ(Product-Quality) OAL Windows CE Ver.5.0 이상 버전 OAL 기능을 계층화하여 커널과 관련이 높은 함수를 PB에서 지원 $(_PLATFORMROOT)/COMMON 폴더에 대부분의 OAL 필수 함수를 구현 개발자는 일부 OEMxxx() 함수 및 PQ-OAL에서 호출하는 OALxxx() 함수를 구현하여 지원 하드웨어 플랫폼과 밀접한 관계를 갖는 함수 하드웨어 플랫폼의 다양화를 지원하기 위함 Windows CE.Net

OAL(OEM Adaptation Layer) (4) 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

OAL(OEM Adaptation Layer) (5) 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

OAL(OEM Adaptation Layer) (6) void OEMInit(void); void InitClock(void); void OEMCacheRangeFlush(void *pAddress, DWORD length, DWORD flags); DWORD OEMARMCacheMode(void); void OEMDataAbortHandler(void); Windows CE.Net