基于WCET的SPM实时性管理策略

提出一种基于最坏情况执行时间(WCET)的SPM静态分配算法,该算法采用额外的WCET分析工具获得任务最坏情况执行路径(WCEP),针对最坏情况执行路径,把程序划分为全局变量、全局堆栈、指令块等节点,用包含节点和节点间关系的CFG描述应用程序,采用考虑节点间关系的算法把选中的节点分配到SPM中。仿真实验结果表明,采用该分配策略管理SPM空间比不采用SPM时的实时性提高54%左右。     

基于多级一致性协议的多核处理器WCET分析方法

由于多核处理器优越的计算性能,多核处理器现已广泛应用在嵌入式实时系统中. 相对于单核处理器,多核处理器存在资源共享竞争、并行任务干扰等因素,尤其是缓存（Cache）一致性问题,导致任务最坏情况执行时间（worst-case execution time,WCET）的预测更加困难.基于以上因素,提出基于多级一致性协议的多核处理器WCET分析方法.该方法针对多级一致性协议体系架构,提出多级一致性域的概念,将多核处理器的数据访问分为域内访问和跨域访问2个层次,根据Cache读写策略和MESI（modify exclusive shared invalid）一致性协议,得出一致性域内部和跨一致性域的Cache状态更新函数,从而实现多级一致性协议嵌套情况下的WCET分析.实验结果表明,在改变Cache配置参数的情况下,该方法分析结果与GEM5仿真结果的变化趋势一致,经过相关性分析,GEM5仿真结果与该方法分析结果相关性系数不低于0.98;在分析精度方面,该方法的平均过估计率为1.30,相比现有方法降低了0.78.

     

基于WCET的多核共享资源冲突分析与约束研究

随着片上多核处理器在嵌入式实时系统中的应用,片上共享资源给任务的WCET分析带来诸多挑战,使得对多核共享资源冲突问题的研究变得非常重要。依据研究的目标,可以把目前已有的研究分为面向共享资源冲突分析和面向共享资源冲突约束两大类。对于面向共享资源冲突分析问题,探讨了不同共享资源冲突产生的原因,概括和比较了典型的冲突分析方法的优势和局限性;对于面向共享资源冲突约束问题,给出了其主要的研究内容,并评述和分析了几种主流的冲突约束方法。最后针对目前的研究状况指出了一些研究方向。     

多余处理器时间回收与最坏执行时间分析

通常的最坏执行时间分析方法的结果过于悲观(overpessimistic),根据这种结果进行调度将导致资源的极大浪费。面向对象的编程语言由于具有封装、继承、多态的特点,使得按照通常的方法获得的最坏执行时间更加悲观。解决这个问题的一个办法就是限制面向对象语言这些特点的使用,但这又导致最终的实时系统不够灵活,失去了面向对象语言的优点。文章以实时JAVA系统为例,介绍了将运行中赚取时间(gaintime)的回收与最坏执行时间分析相结合的方法,这种方法既提高了资源的使用率,又保证了系统的灵活性和性能。     

WCET可预测的Java指令集硬件实现

为能以硬件方式直接执行CISC结构的Java字节码,设计并实现适用于32位嵌入式实时Java平台的JPOR-32指令集。分析Java虚拟机规范中各Java字节码的功能和实现原理,设定执行每条指令时信号和数据在Java处理器数据通路上的变化,采用微指令方式执行复杂指令,简单指令直接执行,从而使JPOR-32的指令集具有RISC特性。实验结果验证了指令集的正确性及其最坏情况执行时间(WCET)的可预测性。     

嵌入式Java处理器的方法调用机制

Java语言和Java处理器在实时嵌入式系统开发中的应用受到广泛关注。传统Java虚拟机的方法调用机制采用动态装载迟解析的执行方式,使得最坏情况执行时间(WCET)难以预测。针对该问题,提出一种提前解析-微程序执行的改进方法。将传统方法调用中的符号引用转化为直接调用,以微程序的方式运行在硬件处理器上,使执行限制在可预知的时钟周期内。实验结果证明,改进方法调用机制在执行时间上满足线性关系,具备良好的WCET可预测性。     

一种用于硬实时Java处理器的类转换器设计及实现

通过分析Class文件处理过程及其中影响实时性的操作，提出一种用于硬实时Java处理器的类转换器，它读取标准Class文件，处理并生成适合Java处理器直接执行的内存映像文件．由于装载、连接过程中大量操作（如符号引用的解析）都由类转换器提前处理完毕，使得Java处理器操作大为简化．同时，由于所有影响Java处理器实时性的操作也由类转换器提前处理，Java处理器最坏情况执行时间（Worst Case Execution Time）完全可预测．     

实时系统程序最差情况执行时间(WCET)的分析

事先获知系统中程序最差情况的执行时间(Worst-CaseExecutionTime,WCET),是设计和验证实时系统调度及可调度性分析的前提,也是确定周期性任务是否满足其性能目标,从而发现系统性能瓶颈的基础。本文概述了程序WCET的分析方法,描述了WCET分析的定义和组成,重点总结其中的程序流事实分析方法,并指出程序流事实分析存在的问题和WCET分析的研究热点。     

嵌入式实时操作系统的分析评测方法

使用WCET(Worst-case execution time)分析工具Bound-T,分析典型实时操作系统(RTMES和uClinux)的关键模块代码,在系统运行在硬件上之前分析其机器码,给出整体系统的最坏执行时间.在系统的WCET达到要求之后,再通过实验使用benchmark,评测操作系统的典型实时性能指标,给出两个嵌入式实时操作系统的实时性能对比,并分析RTEMS(Real Time Executive for Multiprocessor Systems)的优势所在.     

Dynamips中MIPS CPU仿真技术初探

Dynamips作为一款Cisco路由模拟器,为了能在普通PC上运行其IOS,需要在X86体系上模拟Cisco路由器的MIPS体系结构,文章通过分析Dynamips源代码和MIPS CPU的基本原理,研究了MIPS CPU在X86环境下的仿真原理与方法,从指令集、寄存器、内存寻址几个方面详细讲解了仿真的实现,最后介绍了系统的引导。文章为Cisco网络实验教学软件的实现奠定了基础,同时也为类似的仿真实现提供了理论依据和技术参考。     

MIPS64指令集模拟器的建模与实现方法

用软件编程的方法介绍一个与MIPS32/64指令集兼容的指令集模拟器的建模与实现过程。该方案用C++来描述处理器的硬件行为,通过在编译时选择不同的选项分别实现对MIPS32和MIPS64指令集构架的嵌入式处理器的模拟,实现除浮点数以外的所有指令的译码和执行。该方案的主要好处是代码可重用,指令扩展性能好,可以同时兼容MIPS32和MIPS64指令集的模拟。     

基于MIPS多媒体芯片的软件控制与分层设计

介绍了以MIPS架构为核心的SMP8654多媒体处理芯片的主要结构,提出了嵌入式播放系统的分层结构设计的框架,以及使用程序控制芯片对多种媒体格式文件的解码方法.分层结构有利于提高程序的封装性和模块化程度,同时设计的程序控制CPU方法是整个播放系统能否成功解码的关键.     

基于MIPS32平台的Linux操作系统移植

论述基于MIPS32体系结构的Linux操作系统的移植技术;结合具体实例,给出在特定硬件平台(同济大学微电子中心自主开发的BC320芯片及板级系统)上移植Linux的实现过程;介绍建立交叉开发环境的方法,讨论当实际指令集为标准MIPS32指令集子集时(以4条非对齐存取指令为例),如何逻辑等效地完成操作系统移植的问题。     

基于MIPS体系的扩展指令融合技术

MIPS作为RISC体系的典型代表,不能避免代码密度不高和指令域的有效利用程度低的缺陷,使得程序体积膨胀.文中将MIPS指令集扩展为exMIPS ISA,并提出一种基于MIPS体系的指令融合技术.它在解码阶段对预取指令扫描并转换成exMIPS ISA,将符合融合条件的相邻两条或多条exMIPS ISA指令压缩合并.一条"融合指令"的执行,等效于多条被融合的指令同时发射执行,不仅提升了CPU性能,也提升了指令域的有效利用率和代码密度.SimpleScalar模拟平台的实验结果显示可获得较大的性能提升.     

基于MIPS体系的嵌入式Linux引导装载系统的设计与实现

结合工程实践,分析了嵌入式Linux引导装载系统的工作原理及功能,设计并实现了一个基于MIPS体系的引导装载系统模型,最后给出了一个硬件初始化的实例。整个方案有较大的灵活性和实用性。     

MIPS系统中北桥的FPGA设计

介绍了一个用 FPGA开发的用于 MIPS系统的北桥设计 ,主要包括北桥的结构框架、设计思想和技术特点等内容 ,并结合同类型的国外产品进行了性能上的比较和测试 ,得出的结论是此设计的大部分指标均达到或超过同类产品     

基于MIPS的Au1500 NC板上的启动程序U-Boot设计

U-Boot是一种功能强大的、开源的、嵌入式系统启动软件（Bootloader），移植U-Boot相比自己重新开发一套启动程序可以节省大量的精力且后期的维护也更为方便。文中介绍了U—Boot在Au1500 NC板上的移植方法，涉及对U-Boot的架构及与MIPS体系结构相关代码的分析，Flash驱动程序的添加和以太网驱动程序的修改。通过移植，最后成功实现了对Linux操作系统的引导，从而为后期的进一步开发带来了极大的方便。     

基于MIPS处理器和RTAI的数控系统中调度抖动的研究

将MIPS体系结构的处理器应用在数控系统上,可以降低系统的成本,增强数控系统的国产化水平.但不同的硬件结构会对实时操作系统的调度抖动产生不同的影响,而运动控制器的调度抖动是数控系统的重要性能指标之一.本文讨论了MIPS平台上运动控制器的调度抖动的测试方法,分析产生抖动的原因,并针对这些原因对系统进行了优化.最终测试结果表明,在MIPS平台下,RTAI的调度抖动能够满足数控系统的需要.     

U—Boot在64位多内核MIPS处理器上的移植

介绍了源码开放的通用启动模块U．Boot的文件结构,并以Broadcom公司的4内核处理器BCM1480和RMI的32内核处理器XLR732为例,阐述了该模块在64位多内核MIPS体系结构处理器上的移植经验,包括文件的修改、新增、编译、多内核的启动顺序等。