eCos系统下S698P嵌入式并行处理器性能评测技术

发布时间：2020-05-23 13:47

【摘要】： 随着社会需求的不断发展,在军事、航天等高精领域中对嵌入式系统的性能和稳定性等要求也不断提高。为了开发更高性能的嵌入式系统,并行计算成为提高嵌入式系统的计算速度和可靠程度的有效手段。由Orbita公司正在开发中的嵌入式并行处理器S698P,是应用于导弹、火箭飞行控制系统和卫星信息处理等嵌入式场合的,基于SPARC结构的芯片级高性能并行计算平台。S698P采用了SMP(Symmetric Multi-Processing)技术,通过集成4个S698M微处理器来实现并行,以达到提高处理器性能的目的。为了使S698P的开发设计人员在研发过程中能够目标明确地针对关键点采取相应措施,不断优化设计结果,需要为S698P进行性能评测。但目前针对应用于特定领域的嵌入式并行计算系统,国内外并未就此制定相关的标准。本文在总结了国内外现有的并行系统测试方法和一些嵌入式系统测试的实验的基础之上,提出了一套针对S698P嵌入式并行处理器的性能评测方法。并从S698P的应用角度出发,选用eCos(Embedded Configurable Operating System)操作系统为平台,采用在航空航天领域比较常用的算法作为测试算法,通过在S698P的仿真器GRSIM上采用单核模式和多核模式进行对比,进而给出其并行性能的评估。 eCos操作系统是一种新兴的嵌入式操作系统,具有可配置、体积小、可移植性强等特点。因此,eCos操作系统非常适用于航天、车载设备、电讯等领域。目前,eCos操作系统对大部分的硬件平台都已有良好的支持,但S698系列芯片问世时间尚短,eCos仅对其提供了硬件层的支持。因此,本文在对eCos的研究方面,首先实现了将eCos系统向S698P平台上的移植,并在此基础上对如何在eCos系统下的实现并行应用进行了详细的介绍。
【图文】：

结构图,结构图

图 1-1 S698P 结构图FIG 1-1S698P Embedded processor chart其中，S698M微处理器也是由珠海Orbita公司自主知识产权，完全国产化设计生产的，是高性能的、SPARC V8 架构的、32-bit RISC嵌入式微处理器[4][5]。可用于嵌入式SOC设计及FPGA平台上开发和验证AMBA模块。S698M包括如下部分：(1)整数运算单元 IU(Integer Unit)；(2)浮点运算单元 FPU(Floating-Point Unit)和协处理器；(3)内存管理单元：S698P 支持 32 位的虚拟地址映射和 36 位的物理映射，最多可支持 3 级页表；(4)片上调试单元 DSU(Debug Support Unit)：DSU 有四个观察点寄存器，每个寄存器可以保存一个在任意地址范围内的断点。同时 DSU 还支持单一步进，指令追踪和硬件断点/观察点控制；(5)AMBA 总线：各处理器通过 AMBA AHB 总线共享存储器控制器，存储器控制器支持对 SRAM，PROM 和 SDRAM 的访问。总线仲裁采用轮询协议，往复循环；

层次结构图,层次结构图

图 2-1 eCos 层次结构图FIG 2-1 The eCos level chart块化设计，将不同功能的软件分成不同的组件，这些组件位于系统的不同层次，，这种层次结构实现了eCos的可配置性和可扩展性。图 2-1 是eCos系统的层次结构图[29]。构的最底层是硬件抽象 HAL，它负责对目标系统硬件平台括对中断和例外的处理，为上层软件提供硬件操作接口。象层，就可以将整个 eCos 系统包括基于 eCos 的应用移植其上是系统引导程序 RedBoot，GDB 工具及设备驱动程序s 的核心组件，也是系统的一个可选组件，一些较为复杂的内核提供了多个可供选择的调度器，它还具有一个多线程，同时还支持对称多处理器 SMP 系统，eCos 内核提供了全满足嵌入式应用的需求，内核还负责对中断和异常进行- 13 -
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP332

【参考文献】