异构多核处理器体系结构设计研究

多核技术成为当今处理器发展的重要方向,异构多核处理器由于可将不同类型的计算任务分配到不同类型的处理器核上并行处理,从而为不同需求的应用提供更加灵活、高效的处理机制而成为当今研究的热点.本文从体系结构的角度探讨了异构多核处理器设计中的关键点,从内核结构、互连方式、存储系统、操作系统支持、测试与验证、动态电压调节等方面分析...     

一种超微内核嵌入式实时操作系统的设计

本文提出了一种基于对象的超微内核嵌入式实时操作系统的设计方法。采用面向对象的分析和设计技术，结合了微内校和层次式操作系统的特点，设计了一种超微内校的嵌入式实时操作系统。有效地解决了实时操作系统的可伸缩性，实时性、可移植性等问题，并具有信息隐藏、代码可重用等优点，使得嵌入式实时系统的软件开发方便和快捷。     

嵌入式异构多核处理器核间的通信性能评估与优化

随着嵌入式技术的不断发展,越来越多的平台采用异构多核处理器(Heterogeneous Multi-Processor Unit,HMPU)进行高性能计算,但多核处理器的核间通信效率严格地制约着系统的高性能计算能力。针对HMPU的核间通信性能难以量化的问题,提出了基于通信粒度、通信缓存和消息传输机制的阶段评价模型,并通过实验验证了这3个影响因子对不同阶段的核间通信性能的影响。此外,由于嵌入式系统环境多变、资源有限,使得静态通信策略对系统性能优化具有局限性。针对该问题,提出了基于系统内存约束、时间约束和性能目标的动态通信策略优化模型(Dynamic Communication Strategy Optimization Model,DCSOM)。通过实验证明:在数据量较小、通信周期较长的异构多核处理器中,DCSOM更具优越性。     

基于麻雀搜索算法的异构多核处理器任务调度

为满足应用程序的多样性需求,提高异构多核环境下的任务调度效率,基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm, SSA),提出一种新的异构多核处理器任务调度算法。该问题是以执行任务完成的时间最短为目标,并使用SSA对其优化。根据任务优先权规则,设计任务分配编码方案,将麻雀搜索空间映射到离散空间,使麻雀搜索算法更能适用于离散的异构多核任务调度问题研究上。实验表明,SSA寻优能力强、收敛速度快、性能好。与目前应用广泛的GA和IPSO相比较,其执行时间分别缩短21.48%和17.52%。在异构多核处理器任务调度领域中具有良好的研究意义,应用前景十分广泛。     

基于异构多核处理器的媒体资源服务器

随着彩铃、IVR等多媒体增值业务需求的增加,电信网络中媒体资源服务器的多媒体并发处理能力逐渐成为这些增值业务发展的主要制约瓶颈。该文在分析媒体资源服务器特性的基础上,提出一种基于异构多核微处理器架构的媒体资源服务器的解决方案,探讨媒体资源服务器在该多核架构下的设计及媒体处理的性能优化,并进行相关测试。仿真测试结果表明,该设计可以获得高于现有通用处理器平台下媒体资源服务器2倍~4倍的性能表现。     

高实时性异构多核处理器任务调度算法

在异构多核处理器条件下,Min-Min算法调度性能较好但在系统实时响应方面存在不足。最小空闲时间优先调度算法(LSF)、最早截止时间优先调度算法(EDF)和最大价值优先调度算法(HVF)虽然在系统任务调度响应实时性方面表现优异,但却不适用于异构多核处理器环境。为此,提出一种高实时性任务调度算法HRSA。在Min-Min调度算法的基础上融合LSF,EDF,HVF算法的调度策略,将任务能耗、任务完成价值和任务响应比相结合,在实现异构多核处理器任务动态调度的同时缩短系统对高实时性任务的响应时间。实验结果表明,相对于EDF算法和Min-Min算法,HRSA算法消耗单位能量所带来的价值较高,对高实时性任务处理的响应时间较短。     

混合粒子群算法的异构多核处理器间任务调度

针对异构多核处理器间的任务调度问题,为了更好地发挥异构多核处理器间的平台优势,提出一种基于将有关联的且不在同一处理器上的任务进行复制的思想,从而使每个异构多核的处理器能独立执行任务,来减少不同处理器之间的通信开销,并且通过混合粒子群算法(HPSO)来调度异构多核处理器中的任务,避免由于当任意一个异构多核处理器由于任务分配过多而导致计算机不能及时且准确地得出结果.最后实验证明,对比传统的启发式分配方案和常见的遗传算法(GA),基于任务复制思想分配方案和混合粒子群算法(HPSO)具有更好的求解能力,并且可以提供执行时间更少的调度分配方案,具有较好的应用价值.     

一种适应多核处理器核间通信机制的设计

随着单芯片上集成处理器内核数量的增加,在支持多核处理器的应用程序方面,核间通信变得更加重要.通过分析多核运行任务特点,根据处理核上运行任务功能的不同,将处理核分成两类:控制核和计算核.根据对核的分类,提出了一种新的核间通信模型,该模型提供了三种不同的通信通道.运用这三条通道,把应用程序的I/O部分从计算核迁移到控制核来提高多核的利用率,实验结果表明该方式有效提高核间协作以及核间通信的效率,提升处理器的利用率.     

一种基于异构双核处理器的嵌入式操作系统构架设计

当前应用于异构多核处理器嵌入式操作系统主要是主从式结构。这种结构由于存在通信协议和结构的异构性,使操作系统在实现上和通信处理存在复杂性。根据异构双核处理器的特点,通过分析通信硬件的结构,在单核嵌入式操作系统构架的基础上,提出一种基于对称通信的双核处理器嵌入式操作系统构架,解决了异构双核处理器中的通信效率和共享内存的利用问题。该操作系统构架成功应用于TI OMAP5910处理器。     

面向异构多核处理器的的循环分块

将OpenACC编程模型用于异构多核处理器时,由于异构多核处理器加速设备内存有限,操作大量数据的代码不能获得很好的加速。针对这一问题,在OpenACC中引入循环分块子句,对循环进行分块处理,使每个循环块使用的数据能够存储在设备内存中;提出面向异构多核处理器的循环分块子句生成算法,并在基于Open64的"源-源"自动并行化系统Auto-ACC中进行实现。测试结果表明,在异构多核处理器上,扩展的循环分块子句及所提生成算法能够对程序进行明显的加速。     

支持多核架构的微内核操作系统设计

针对多核架构开始在嵌入式领域普及的趋势,设计一个基于多核处理器架构的微内核操作系统,描述系统中内存管理、线程调度、锁和中断、线程间通信以及应用程序等各部分的设计方案。该设计充分利用多核架构和微内核操作系统的特点,不仅应用于与Intel公司合作的L4微内核操作系统研究项目,也为其他微内核操作系统设计提供了参考。     

多核处理器的结构设计研究

围绕如何进行多核处理器的结构设计，提高处理器性能这一问题，结合传统多处理机设计原理对多核处理器结构设计进行了研究，并对当前主要商业多核处理器进行了研究，揭示了其发展趋势，探索了未来多核处理器设计的发展方向。     

嵌入式实时操作系统中基于页的内存保护

以自主开发的嵌入式实时操作系统ARTs-OS为原型,提出并实现了一种基于页机制的内存保护方法,该方法简单,具有较高的执行效率,且易于实现与跨平台移植.     

基于混合架构的嵌入式实时操作系统设计

在嵌入式实时操作系统中,单独使用合作式调度或抢占式调度难以同时完全满足时间触发任务和事件触发任务调度的性能要求。针对该问题,结合不同调度方式和触发方式的优点,设计一个基于混合架构的嵌入式实时操作系统SinewOS。该系统支持时间/事件触发、合作式/抢占式的混合调度以及同等优先级任务的调度。实验结果证明,该系统具有良好的可预测性和时间确定性,事件响应速度快,代码空间要求低,适用范围广。     

嵌入式实时操作系统AutoOSEK的设计

OSEK/VDX规范是一个用于汽车电子、并带有接口的开放式软件规范。基于OSEK/VDX规范,该文介绍了嵌入式实时操作系统AutoOSEK的内核结构,AutoOSEK采用了与“硬件无关”、“硬件相关”部分完全独立的设计架构,讨论了这2个部分的实现方法,分析了系统性能。系统在基于Motorola HCS12系列芯片和ARM内核的多硬件平台中得以实现,并在汽车电子控制系统开发中得到了较好的 应用。     

面向数控设备的嵌入式操作系统NC-Linux

文章以电火花(EDM)数控设备为例，分析了基于Linux平台的数控嵌入(式)系统软件结构，提出了数控嵌入(式)操作系统的一种设计方案。该系统以PC机为硬件平台，数控嵌入式操作系统中同时存在Linux内核和NC核两个内核。NC核完成数控设备的实时控制功能，并可以抢占Linux内核和Linux进程的处理机时间，Linux内核和Linux进程仅在NC核放弃处理机时运行，从而实现了对EDM数控设备的强实时控制；同时，运行在用户态的外围数控软件可以获得所有Linux系统的支持。     

拟人机器人和嵌入式实时操作系统

简单介绍了拟人机器人控制系统的发展,分析了几种适用于拟人机器人控制系统的嵌入式实时操作系统的性能和它们的优缺点,并给出了最终的选择方案。     

异构结构的实时图象理解系统

主要讨论了结构一种高性能信息处理机的系统方案及系统性能分析。