嵌入式处理器的Cache结构研究

针对嵌入式处理嚣结构的特点，探讨虚拟Cache的结构、性能及实施方法等进行，讨论了Cache的锁定来改进Cache的循环淘汰置换算法的可行性，并对基于ARM架构的嵌入式处理器的Cache结构特点作了介绍。     

基于EMSIM对串口模拟的实现与改进

文章采用开放源码的嵌入式功耗模拟器EMSIM(Embedded StrongARM Energy Simulator)实现对嵌入式硬件系统的模拟。首先论述EMSIM的总体设计,详细阐述EMSIM的UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)模拟模块的设计与实现,然后提出UART模拟的改进,最后嵌入式Linux在EMSIM上的成功运行与UART的测试,验证了UART模拟模块的设计实现是正确的。     

一种带Cache的嵌入式CPU的设计与实现

基于FPGA平台实现了嵌入式RISC CPU的设计.根据项目要求,实现指令集为MIPS CPU指令集的一个子集,分析指令处理过程,构建了嵌入式CPU的5级数据通路.分析了流水线产生的相关性问题,采用数据前推技术和软件编译结合的解决方案.给出了控制单元、运算单元、指令Cache的实现与设计.在FPGA平台上实现并验证了CPU的设计.     

SkyEye模拟器的LCD及TouchScreen模拟模块的设计、实现与验证

本文首先描述了开放源码的嵌入或硬件仿真环境SkyEye的总体架构,然后对SkyEye模拟器的LCD及TouchScreen模拟模块的设计、实现与验证过程进行了深入的阐述,并且分析比较了LCD模拟的不同实现方式。开源嵌入式GUI系统—MiniGUI和Linux 操作系统在SkyEye 模拟器上的成功运行说明了SkyEye 模拟器的LCD及TouchScreen模拟模块的设计实现是正确和可靠的。     

通用嵌入式系统全系统模拟器模型

论文介绍了一种有效的针对嵌入式模拟器模拟的框架模型Wukong,Wukong采用了组件的方式,支持多种不同体系结构的嵌入式CPU和丰富的外围设备。Wukong也提供了远程调试和运行时Profiling的接口,来帮助OS开发者和体系结构设计者。Wukong能运行当前主流的嵌入式OS,包括uCosII,uCLinux,ARMLinx。论文将主要描述Wukong的整个框架设计和实现。     

基于SkyEye对UART模拟的实现

利用仿真技术模拟嵌入式硬件系统的真实运行情况,有助于提高嵌入式系统的教学效果。文章采用开放源码的嵌入式硬件仿真环境SkyEye实现对UART的仿真,论述了SkyEye的总体结构,详细阐述了SkyEye模拟器的UART模拟模块的设计与实现方法。嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ在SkyEye上的成功移植与UART的测试,验证了SkyEye模拟器的UART模拟模块的设计是正确的。     

嵌入式系统源程序级软件能耗建模与分析

针对嵌入式系统能耗对各种嵌入式设备工作时长的影响,本文从系统指令级到源程序级的软件能耗考虑,首先通过分析设备源程序级语句的相关特征,基于源程序语句的指令能耗,提出一种针对源程序级的能耗模型,然后基于模型分析对五个经典算法的源程序中不同类别语句进行能耗优化,最后分别对五组经典算法优化前后的能耗比较。实验表明,本模型使得优化后的源程序能耗降低了9.46%-50.29%,达到了降低嵌入式系统软件能耗的目的。     

嵌入式系统协调设计与协同模拟技术

随着微电子和计算机技术的发展,嵌入式系统的功能和结构日益复杂,传统的设计方法已经无法满足嵌入式产品快速发展需要。作为系统设计新方法,协调设计(Co-Design)已经成为嵌入式系统设计方法热点研究之一。协调设计就是在系统设计之初通过划分手段把整个系统划分为适合软件和硬件实现两部分,使系统设计并行进行。软硬件设计完成后利用协同模拟手段验证系统设计正确性,验证通过后,系统设计进入进行软硬件综合和系统集成测试阶段。该文研究嵌入式系统协调设计环境和软硬件系统模拟方法,通过构造软件和硬件模拟器,在系统设计初期实现嵌入式系统的软硬件功能及软硬件接口设计的快速验证,达到优化系统设计、降低系统开发成本、缩短设计周期的目的。     

基于嵌入式系统的仿真训练系统研究

该系统采用基于PC-104总线的硬件平台;VxWorks嵌入式实时操作系统的软件平台,实现了100多路时变信号的产生与精确并行控制和双通道双模式高速串行通信,解决了对多个功能模块的实时、并行控制;模块间的同步与互斥;系统死锁检测与处理等问题。基于嵌入式系统的仿真模拟训练系统可精确产生实装的所有外部信号特征,并实现与测试装备的可靠对接,实现装备的全模拟。详细阐述了该系统软硬件的设计方法、设计步骤,并给出了结论。     

嵌入式系统软硬件协同模拟验证环境设计与实现

介绍了一个嵌入式系统软硬件协同模拟验证环境,该环境以指令集模拟器和事件驱动硬件模拟器为基本框架,并由总线调度模型和总线界面模型提供软硬件模拟交互界面。重点讨论该环境中软硬件模拟器之间的接口设计与实现方法,最后给出一个嵌入式系统协同验证的应用实例。     

嵌入式系统的高速缓存管理

本文针对嵌入式文件系统提出了一套基于最久未使用页面替换算法的高速缓存管理方案。该高速缓存管理模块的使用,较好地提高文件系统的读写性能。以NorFlash操作为例,使用高速缓存以后,可以使多数量、小文件的写入速度提升20%左右,读出速度提升30%-40%。对于大容量数据传输,适当地调整缓存的容量,也可使得写入速度提升2%,读出速度提升10%左右。     

雷达系统嵌入式中频模拟器的分析与实现

为提高部队训练水平和武器系统的生命周期,将仿真设备嵌入武器系统中就显得尤为重要。本文从嵌入式仿真的概念、体系结构入手,以雷达接收机中频模拟器为例,结合嵌入式系统的工作原理和过程进行了深入分析、设计,实现了雷达系统基于嵌入式的仿真训练功能,同时为后续武器系统实现嵌入式仿真研究提供了积极的参考价值。     

嵌入式应用中加速图像投影变换的Cache包围盒方法

本文提出Cache包围盒方法,用于提高嵌入式应用中图像投影变换的速度。该方法首先对目标图像分块,分别计算各块目标图像在原始图像上对应的像素点集合,进而找到能包围这些像素点的最小矩形包围盒(称为Cache包围盒)。然后,在投影变换时,通过直接存储器访问(DMA)方式依次将目标图像块及其在原始图像上的Cache包围盒图像块放入快速片内存储器中,避免直接从慢速的片外存储器读写图像数据,以提高投影变换速度。实验表明,采用Cache包围盒方法比不采用该方法可提高三倍的图像投影变换速度。Cache包围盒方法的思想同样适用于其他嵌入式应用中对非线性、不连续地址但又具有较好曲线相邻特性的大数据量读写场合,具有良好的可推广性。     

PLRU替换算法在嵌入式系统cache中的实现

合理的cache设计是缩小处理器和存储器速度差距的主要解决方法,也是影响系统性能的关键因素之一。cache替换策略是影响cache性能的主要因素,目前最常用的替换算法是LRU算法,为了降低模块复杂度和实现的难度,从LRU算法简化出一种PLRU（PseudoLRU）替换算法。通过采用开源的Simple Scalar仿真工具,对LRU、RANDOM、FIFO、PLRU等各种常见的cache替换算法进行了性能比较和分析,并对PLRU进行实现。实验结果表明,使用PLRU替换算法cache的缺失率与LRU算法基本相同,但是有着更小的面积和更短的关键路径。     

嵌入式系统软件模拟器设计

利用软/硬件协同设计的方法,将嵌入式系统设计采用软件模拟系统环境来开发,通过对CPU行为、内存、中断控制器和操作系统等模块的设计,把硬件系统设计和软件系统仿真相结合。是目前嵌入式系统设计的全新的方法。通过实例对软件模拟器进行验证,表明了这种方法的可行性和可靠性,为嵌入式系统的开发提供软件系统仿真的经验。     

CMFSim:高可配可扩展的缓存微架构功能模拟器

作为提高CPU读取和存储数据的效率,弥补与主存之间存取速度差距的有效策略,CPU的缓存（Cache）充分利用其对数据使用的局部性原理,对最近或最常使用的数据进行暂存,对CPU的性能起着决定性作用.缓存的微架构正是决定缓存性能的关键性因素.然而,现代先进的CPU缓存都具备极为复杂的结构,存在多种策略、多种硬件算法和多个层级等不同维度的设计,从硬件上直接设计和论证不仅耗时而且成本很高,Cache微架构模拟器正是用软件方法对硬件微架构进行模拟和仿真.设计一款结构优良的缓存,对不同微架构进行评估,是一件具有深远意义的工作.本文从硬件结构出发,设计实现了一款多级、高可配、高可扩展的缓存微架构功能模拟器CMFSim（Cache microarchitecture functional simulator）,实现了常见的缓存策略和硬件算法,可以进行给定配置下的缓存功能的模拟,从而分析配置参数与缓存性能间的关系.     

一种嵌入式系统的滑动Cache机制设计

为了提高嵌入式系统中Cache的使用效率,针对不同类型的应用程序对指令和数据Cache的容量实时需求不同,提出一种滑动Cache组织方案.均衡考虑指令和数据Cache需求,动态地调整一级Cache的容量和配置.采用滑动Cache结构,不但降低了一级Cache的动态和静态泄漏功耗,而且还降低了整个处理器的动态功耗.模拟仿真结果表明,该方案在有效降低Cache功耗的同时能够提高Cache的综合性能.     

嵌入式系统TCP/IP协议栈的设计与实现

讨论了一个适合嵌入式系统TCP/IP协议栈的设计思想.实现技术以及应用,关键性技术是如何裁减标准TCP/IP协议栈以适应嵌入式系统的特点而又要保证该协议栈可以和标准协议栈正常通讯.     

嵌入式系统TCP/IP协议栈的设计与实现

讨论了一个适合嵌入式系统TCP/IP协议栈的设计思想,实现技术以及应用,关键性技术是如何裁减标准TCP/IP协议栈以适应嵌入式系统的特点而又要保证该协议栈可以和标准协议栈正常通讯。