单处理器多外设实时系统全局能耗优化算法研究

在电池供电的实时嵌入式系统中,能耗是系统设计的一个重要研究问题.动态电压调度和动态电源管理是两种重要的节能技术.前者是动态改变处理器电压/频率,降低处理器能耗;而后者是动态调整片外设备的工作模式,减少片外设备能耗.目前只有少量研究把这两种技术综合在一起.本文研究支持这两种技术的嵌入式全系统实时任务节能调度问题.针对连续和离散处理器频率模型,论文分别提出高效的算法,通过计算系统运行的能耗最小处理器最优频率和设备最优空闲时间,来实现全系统综合节能的目的.实验模拟表明本文算法大大优于其他算法.     

多处理器混合关键性系统中的划分调度策略

多核处理器正越发广泛地应用到现代嵌入式系统的设计与实现当中,其强大的计算能力为将多个不同关键性级别的功能子系统集成到统一的共享资源平台提供了支持.混合关键性系统的调度问题即便在单处理器平台中都极具挑战性,在多处理器平台则更为困难.将目前资源利用率最高的单处理器混合关键性调度算法EY-VD扩展到多处理器平台中.首先,结合传统的划分调度策略提出了适用于多处理器混合关键性系统的MC-PEDF(mixedcriticality partitioned earliest deadline first)划分调度算法.尽管比之前的算法有更好的可调度性能,但传统的划分策略不能有效地平衡不同关键性级别下的负载,故其不完全适用于混合关键性系统.为了克服传统策略的不足,提出了划分调度策略OCOP(one criticality one partition).OCOP允许系统在关键性模式切换时对实时任务集进行重新划分,进而更好地平衡各个处理器在不同关键性模式中的资源利用率.基于OCOP,提出了第2种划分调度算法MC-MP-EDF(mixed-criticality multi-partitioned EDF).基于随机生成任务集的仿真实验结果表明,与MC-PEDF和已有的算法相比,MC-MP-EDF能够显著地提高系统的可调度性,尤其是在处理器数量较多的系统中.     

金属矿山风险监测物联网关键技术研究现状与发展趋势

金属矿山开采作业过程中,有毒气体、透水、矿井塌陷等对施工作业人员的安全带来了巨大威胁,因此,基于金属矿山施工过程的风险监测及预警的物联网应用具有重要意义。介绍了面向金属矿山施工安全风险监测的物联网应用的体系架构,分析了当前技术的发展概况,并阐述了金属矿山风险监测物联网应用的意义和必要性。以数据采集、数据传输、数据融合、数据分析等技术为重点研究对象,分析、整理和研究了国内外相关成果。从专用特种传感器、时空演变多维数据融合、可靠实时无线数据传输等几个方面指出了当前技术的发展现状和存在的不足,并对存在的问题进行了剖析,指明了当前工作面临的主要挑战,即:①国产芯片受制于人,特别是面向专用领域的传感器芯片;②对风险监测数据的分析缺乏时间、空间的多维度分析;③矿井复杂、密闭的巷道结构使得无线数据传输的实时性和可靠性受到影响;④新技术应用相对滞后。在充分研究国内外物联网行业的技术发展动态后,以人工智能、边缘计算等新技术为突破点,阐述了金属矿山风险监测的物联网技术未来发展的方向。     

面向工业应用的实时操作系统生态构建展望

工业生产的跃迁和产业升级紧紧依赖于信息技术的发展,而这其中的关键技术,就是嵌入式技术,即通过向工业产品或工业制造流程中嵌入计算机系统,给工业装备和生产系统增加智慧的大脑,有效提高装备及生产过程的智能化,满足工业生产对高效、可靠、实时、绿色等诸多方面的苛刻要求,最终实现产品或流程的自动化与智能化.     

支持存储访问的NoC模拟器的设计与实现

随着片上网络的发展,片上多处理器系统通信性能提高的同时,存储器的访问性能将成为片上多处理器系统的性能瓶颈.目前片上网络的研究主要依赖于模拟器,而现有的片上网络模拟器都不能完成对存储器访问的准确模拟.本文设计并实现了一个能对存储器访问进行模拟的模拟器,为存储器性能的研究提供了一个实验平台;论文通过采用大量访问集对该模拟器进行测试,得出了若干条与存储器访问性能优化相关的片上网络设计建议.     

支持截止期敏感应用的数据流任务调度方法

当前,数据流上的实时处理系统大多关心平均元组延时最小化要求,而很少考虑每个元组的截止期要求.提出一种实时的自适应批任务调度策略--ATS(adaptive batch task scheduling),以支持时变突发的数据流上关键任务的严格截止期需求.ATS调度策略可以降低调度开销和过期处理开销,从而实现截止期错失率最小化和有效任务完成率最大化.提出了最优调度单位概念--批粒度,设计了闭环反馈控制机制,以在不可预测的数据流环境中自适应地动态选择最优批大小.理论分析和实验表明了ATS批调度策略的有效性和高效性.     

基于局部动态可重构技术的多通道数据采集系统

可重构技术既具有硬件任务的高效性又具有软件任务的灵活性,近年已经成为研究熟点,并越来越广泛的应用到实际系统之中.应用在化工、电力、冶金等行业的大型监控系统中的多通道数据采集系统具有高可靠性、强实时性和高并行性特点,典型的多通道数据采集系统普遍采用ASIC集成电路设计,可配置性、灵活性和扩展性差,本文提出一种将局部动态可重构技术应用到多通道数据采集系统的设计方案,提高了系统的可配置性和应用范围,并且系统具有更高的实时性和并行性.     

一种面向RTEMS的GUI系统的设计与实现

介绍了实时多处理器系统RTEMS上的图形用户开发包(GUIToolkit)的消息事件机制的设计。提出了开发一个能够良好的支持RTEMS系统的嵌入式GUI系统,讨论了实现该机制的关键设计部分,并且给出了具体实现的关键数据结构和事件消息处理逻辑流程,详细描述了该GUI的消息通信机制的设计过程与实现方法。