Proseminar KVBKFriedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Folie 1/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004

OS für kleine Endgeräte:Symbian OS

Sven Walter

Proseminar KVBK

Konzepte von Betriebssystem-Komponenten:

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Folie 2/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Überblick

1. Einleitung

2. Hardware Anforderungen und Architektur

3. Betriebssystem Architektur

4. Kernel

5. Gerätetreiber

6. Threading Modell

7. Zusammenfassung

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Folie 3/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004

Geschichte:

• Gründung 1998 durch Ericsson, Nokia, Motorola und Psion

• Eigentümer heute: Ericsson, Nokia, Panasonic, Psion, Samsung, Siemens und Sony Ericsson

• Alle weiteren führenden Mobiltelefonhersteller sind Lizenznehmer

Einleitung

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Folie 4/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004

Geschichte:

• Start als Betriebssystem für PDAs der Psion Serie

• Im ersten Quartal 2004 waren 18 Mobiltelefone mit Symbian OS erhältlich, und 30 in der Entwicklung

• Im ersten Quartal 2004 wurden weltweit 2,4 Millionen Mobiltelefone mit Symbian OS ausgeliefert

Einleitung

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Folie 5/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004

Charakteristika:

• Integrierte multimode Mobiltelefonie

• Offene Anwendungsumgebung

• Offene Standards und Kompatibilität

• Multitasking und Multithreading

• Flexibles Benutzer-Schnittstellen Design

• Robustheit

Einleitung

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Folie 6/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Überblick

1. Einleitung

2. Hardware Anforderungen und Architektur

3. Betriebssystem Architektur

4. Kernel

5. Gerätetreiber

6. Threading Modell

7. Zusammenfassung

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Folie 7/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004

Prozessor:

• 32 bit, Little-Endian

• ARM – Architektur

• Befehlssatz: ARM V4 oder später

• Normale / Privilegierte Modi

• Interrupts

• Exceptions

Hardware Anforderungen

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Folie 8/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004

Memory Management Unit (MMU):• Translation Look-Aside Buffer (TLB)

• Unterstützung großer und kleiner Seiten

Hardware Anforderungen

Speicher:

• 8 – 16 Mbyte RAM

• 8 – 16 Mbyte ROM

• 16 oder 32 bit Speicherbus

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Folie 9/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Hardware Architektur

nach „Creating Symbian OS phones“

Phone PCB

Chip

CPU Core

CPU CoreARM architecture CPUMMUChaches

ChipSystem–on-chipTimersInterrupt ControllerDMA ControllerPhone PCBPCD, KeypadAudio CodecMemoryDigitizer, Radio

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Folie 10/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Überblick

1. Einleitung

2. Hardware Anforderungen und Architektur

3. Betriebssystem Architektur

4. Kernel

5. Gerätetreiber

6. Threading Modell

7. Zusammenfassung

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Folie 11/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004

TelephonyGSM, GPRS, HSCSD EDGE

CDMA, cdma2000

Symbian OS Architektur

nach „Symbian OS v8.0 product description“

BaseUser Library, File Server

Kernel, Device Driver

SecurityCryptography, certifiacte management,

Software installation

Communication InfrastructureTCP, dual IPv4 &v6, WAP stack

MultimediaImages, sounds, and graphics

Personal area networkingBluetooth, Infrared, USB

Application frameworkGraphical user interface framework,

Text and graphical utilities

Application enginesContacts, agenda, office, SyncML,

data management, browsing

MessagingSMS, EMS, MMS,

email (POP3 & IMAP4)

Java MIDPWireless messaging, Bluetooth,

mobile media, 3D graphics

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Folie 12/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Symbian OS Architektur

von www.symbian.com

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Folie 13/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Überblick

1. Einleitung

2. Hardware Anforderungen und Architektur

3. Betriebssystem Architektur

4. Kernel

5. Gerätetreiber

6. Threading Modell

7. Zusammenfassung

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Folie 14/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004

An einen Mikrokernel angelehnt:

• Message-Passing Framework zur Unterstützung von Servern auf User-Seite

• Netzwerkstack als Server auf User-Seite realisiert

• Dateisystem in einem Server auf User-Seite realisiert

Kernel

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Folie 15/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004

An einen monolithischen Kernelangelehnt:

• Gerätetreiber auf Kernel-Seite / zur Laufzeit nachladbar

• Scheduler und Scheduling-Richtlinien im Kernel implementiert

• Speicherverwaltung im Kernel implementiert

Kernel

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Folie 16/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004

Kernel Aufgaben:

• Privilegierter Modus

• Kernel-Bibliothek

• Kernel-Erweiterungen

• Benutzer-Bibliothek mit API

Kernel

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Folie 17/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Kernel

Kernelextension

Clie

nt th

read

File

Ser

ver

Kernelextension Kernel

User library

File server API Device API

DevicePeripheral hardwarenach „Creating Symbian OS phones“

Legende:UserPrivileged

Device Driver

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Folie 18/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Überblick

1. Einleitung

2. Hardware Anforderungen und Architektur

3. Betriebssystem Architektur

4. Kernel

5. Gerätetreiber

6. Threading Modell

7. Zusammenfassung

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Folie 19/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004

• Jeder Zeit nachladbar und entfernbar

• Bibliothek mit API für Anwendungen zur Hardwaresteuerung

• Bibliothek auf Kernel-Seite:

Gerätetreiber

1. Logical Device Driver (LDD)

2. Physical Device Driver (PDD)

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Folie 20/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Gerätetreiber

App

licat

ion

thre

ad

Kernel

User library

Device API

Peripheral hardwareA

pplic

atio

nth

read

LDDPDD

nach „Creating Symbian OS phones“

Legende:UserPrivileged

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Folie 21/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Überblick

1. Einleitung

2. Hardware Anforderungen und Architektur

3. Betriebssystem Architektur

4. Kernel

5. Gerätetreiber

6. Threading Modell

7. Zusammenfassung

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Folie 22/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Threading Modell

• Prozess als Speicherschutzeinheit

• Thread als kleinste Ausführungseinheit

• „Kernel Server“ - Thread

• „Null“ - Thread

• Virtual Machine Modell für Programme

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Folie 23/25 S.Walter© Informatik 4 - KVBK SS2004

19.07.2004Threading Modell

aus „Creating Symbian OS phones“

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19.07.2004

Zusammenfassung:

• Geschichte, Charakteristika

• Hardware Anforderungen und Architektur

• Betriebssystem Architektur

• Kernel

• Gerätetreiber

• Threading Modell

Zusammenfassung

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19.07.2004

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Ende