基于共享总线的多核实时系统WCRT分析技术的研究

发布时间：2020-06-21 19:32

【摘要】：多核处理器因其高性能、低功耗的显著特点在嵌入式实时系统中的得到越来越广泛的应用。多核处理器虽然能够提供更好的平均性能,但是多核系统中大量存在共享资源,位于不同核心上的程序细粒度的访问共享资源,造成了系统时间行为的高度不可预测。而实时系统通常要求在系统启动之前要对系统的时间特性进行分析,以确保系统的时间需求得以保证。多核处理器的出现,为实时系统时间特性的分析带来了巨大挑战。在多核系统中,共享总线是一类非常重要的共享资源,它广泛存在于处理核心与Cache之间、各级Cache之间,以及处理器与外存之间。共享总线的时间特性严重影响整个系统的时间特性。本文主要研究面向多核共享总线的最坏情况响应时间(Worst-Case Response Time, WCRT)分析技术。我们首先提出一种具有伪多项式复杂度的技术来分析和描述一个程序对共享资源的请求。该技术以基于抽象解释技术的Cache分析结果为输入,能够采用阶梯函数来描述单位时间内一个程序对共享资源的最大请求数量,其特点是能够对程序对共享资源的访问行为进行精确的描述。在此基础上,我们提出了一种系统的WCRT分析方法。该方法假定每个处理核心上运行一个实时任务,不同核心上的实时任务共享总线,并在总线上发生访问冲突。我们的WCRT分析方法能够迭代计算不同任务的执行时间交叠,并根据交叠情况确定每个任务最坏情况下在共享总线上受到的来自其它任务的干涉数量。通过这种方法,求得每个实时任务的最坏情况响应时间。为了验证上述的WCRT分析方法,本文设计了相关实验,并将实验结果与考虑了最坏情况干涉的任务WCET值进行了比较。实验证明,本论文提出的分析方法具有更高的精度。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP332
【图文】：

模型图,任务时间,模型,任务执行

如图Ci/c)是指任务执行完成的时间。任务的计算时间，是指任务在处理器上用于计算而非等待的所有时间的和，如图2.1中任务Ti的计算时间即为三个黑色方块所占用的时间总和。一个任务的响应时间，是指从任务开始释放，到任务完成所用到的时间。在图Ti ?— 色 HRik ?) a.. I ”‘1_丨丨11丨11丨丨丨丨_11^II I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ‘ I I I I 1 I I I I I I I I ?^ik dik ^ik+J t 任务Stall f 释放任务任务执行 + 任务截止期图2.1任务时间模型Fig. 2.1 Time model of tasks—5 —

调度模型,总线,主存

可能确定Ti的某个作业是否与所有较高优先级任务的一个作业同时释放。如果这种情不可能发生，那么Ti的临界时刻也就不可能发生，Ti也就没有作业具有这个可能的最响应时间。因此，即使时间需求分析测试指出任务Ti是不可调度的，它仍然可能是可度的。.2总线类型在多处理器系统中，有多种主存仲裁机制，如FCFS, TDMA，FP和RR等。在对处理器系统，尤其是基于共享资源的处理器系统进行时间分析时，分析结果与多处理系统采用了哪种主存仲裁机制有直接的联系。因此以下将分别针对几种常用的主存仲机制进行简单的介绍。.2.1 FCFS 总线在基于非抢占的FCFS总线的多核系统中，不同处理器按照其向总线发出访问请求时间顺序依次访问总线。▲

【参考文献】