嵌入式MPSoC系统中的任务调度管理研究
发布时间：2021-08-03 02:04
嵌入式系统广泛应用于生产和生活的各个领域,随着技术的发展,其性能逐步提升。多处理器系统芯片（Multiprocessors System on Chip, MPSoC）代表了系统集成芯片（System on Chip, SoC）技术的最新发展方向,通过在一个芯片上集成多个处理器核,利用应用程序的并行执行获得较高的运行效率,能够满足诸如移动通信、多媒体应用、网络安全等嵌入式领域日益增长的需求。为了使应用程序发挥最大的性能,必须结合嵌入式MPSoC系统的硬件环境合理划分应用程序,并将这些并行任务/线程与底层处理器绑定,通过合理的并行任务/线程调度管理机制协调并行程序在各个处理器核上执行。为了探索MPSoC的并行任务/线程调度管理机制,本论文提出一种嵌入式MPSoC系统的任务调度管理方法。以分布式存储结构的MPSoC为硬件结构,通过对具有流式数据处理特点的应用程序进行粗颗粒度的数据流模型分析,将其划分成许多相互之间具有一定数据依赖关系的任务对象,任务对象采用特定的数据流封装接口,最后被分配到MPSoC系统中的各个处理器核中由主从核调度系统管理运行,不同核间的任务对象利用消息传递机制处理数据通...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目次
1 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 多核处理器
1.1.2 嵌入式MPSoC系统
1.2 多核环境下操作系统的任务调度问题
1.2.1 多核环境下操作系统的支持
1.2.2 MPI并行编程接口简介
1.2.3 多核实时操作系统实例
1.2.4 线程映射模型及调度方案
1.3 课题意义及相关性工作
1.4 内容安排和主要贡献
1.4.1 本论文的其余章节内容安排
1.4.2 本论文的主要贡献
2 流式数据处理应用的嵌入式MPSoC调度系统
2.1 硬件系统模型
2.2 并行编程模型
2.2.1 粗颗粒度数据流图
2.2.2 MPSoC下流媒体应用并行编程模型
2.2.3 任务/线程实体
2.2.4 数据端口
2.2.5 任务/线程的实体对象通信接口
2.2.6 任务对象的同步接口
2.3 多核任务/线程管理
2.3.1 任务/线程管理调度表
2.3.2 任务/线程创建
2.3.3 任务/线程初始化加载
2.3.4 任务/线程运行管理
2.4 操作系统层/硬件层通信与同步接口
2.4.1 DMA机制
2.4.2 控制信号子网
2.4.3 操作系统与片上网络通信接口
2.5 本章小结
3 从核代理调度器的调度模型及实现
3.1 MPSoC系统从核代理调度器模型
3.2 内核数据结构
3.2.1 任务/线程管理表注册
3.2.2 对象控制块
3.2.3 共享信号量
3.2.4 端口掩码
3.3 Director任务/线程管理
3.3.1 任务/线程状态转换
3.3.2 Director通信同步工作流程
3.4 调度器Director的操作函数
3.4.1 Director结构
3.4.2 Director任务/线程数据初始化
3.4.3 Director任务/线程的终止
3.5 基于Director的多核调试策略
3.6 性能评估
3.6.1 实验平台
3.6.2 Director测试
3.7 本章小结
4 MPEG-4编码并行任务调度管理
4.1 主从MPSoC系统初始化
4.2 主从核Director管理任务/线程调度
4.3 应用实例评测
4.3.1 MPEG-4编码
4.3.2 宏块级并行任务划分
4.4 实验结果及分析
4.5 本章小结
总结和展望
参考文献
作者攻读硕士期间参加科研工作的情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]AN OBJECT ORIENTED MODEL SCHEDULING FOR MEDIA-SOC[J]. Cheng Xingmei Yao Yingbiao Zhang Yixiong Liu Peng Yao Qingdong(Department of Information Science and Electronic Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China)(College of Communication Engineering,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou 310018,China). Journal of Electronics（China）. 2009(02)
[2]QNX与VxWorks的特性分析和实时性能测试[J]. 程斐,苗克坚,王瑞敏. 计算机工程与设计. 2008(18)
[3]多处理器片上系统任务调度研究进展评述[J]. 李仁发,刘彦,徐成. 计算机研究与发展. 2008(09)
[4]多核处理器的结构设计研究[J]. 何军,王飙. 计算机工程. 2007(16)
[5]Optimizing pipeline for a RISC processor with multimedia extension ISA[J]. 肖志斌,刘鹏,姚英彪,姚庆栋. Journal of Zhejiang University Science A（Science in Engineering）. 2006(02)
博士论文
[1]嵌入式异构多核处理器设计与实现关键技术研究[D]. 岳虹.国防科学技术大学 2006
[2]基于SOC的实时操作系统的研究[D]. 高丰.浙江大学 2002
硕士论文
[1]VxWorks操作系统的重新编译和优化研究与实现[D]. 胡奇明.国防科学技术大学 2008
[2]片上网络开发验证平台的研究[D]. 吴江南.浙江大学 2007
本文编号：3318702
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
目次
1 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 多核处理器
1.1.2 嵌入式MPSoC系统
1.2 多核环境下操作系统的任务调度问题
1.2.1 多核环境下操作系统的支持
1.2.2 MPI并行编程接口简介
1.2.3 多核实时操作系统实例
1.2.4 线程映射模型及调度方案
1.3 课题意义及相关性工作
1.4 内容安排和主要贡献
1.4.1 本论文的其余章节内容安排
1.4.2 本论文的主要贡献
2 流式数据处理应用的嵌入式MPSoC调度系统
2.1 硬件系统模型
2.2 并行编程模型
2.2.1 粗颗粒度数据流图
2.2.2 MPSoC下流媒体应用并行编程模型
2.2.3 任务/线程实体
2.2.4 数据端口
2.2.5 任务/线程的实体对象通信接口
2.2.6 任务对象的同步接口
2.3 多核任务/线程管理
2.3.1 任务/线程管理调度表
2.3.2 任务/线程创建
2.3.3 任务/线程初始化加载
2.3.4 任务/线程运行管理
2.4 操作系统层/硬件层通信与同步接口
2.4.1 DMA机制
2.4.2 控制信号子网
2.4.3 操作系统与片上网络通信接口
2.5 本章小结
3 从核代理调度器的调度模型及实现
3.1 MPSoC系统从核代理调度器模型
3.2 内核数据结构
3.2.1 任务/线程管理表注册
3.2.2 对象控制块
3.2.3 共享信号量
3.2.4 端口掩码
3.3 Director任务/线程管理
3.3.1 任务/线程状态转换
3.3.2 Director通信同步工作流程
3.4 调度器Director的操作函数
3.4.1 Director结构
3.4.2 Director任务/线程数据初始化
3.4.3 Director任务/线程的终止
3.5 基于Director的多核调试策略
3.6 性能评估
3.6.1 实验平台
3.6.2 Director测试
3.7 本章小结
4 MPEG-4编码并行任务调度管理
4.1 主从MPSoC系统初始化
4.2 主从核Director管理任务/线程调度
4.3 应用实例评测
4.3.1 MPEG-4编码
4.3.2 宏块级并行任务划分
4.4 实验结果及分析
4.5 本章小结
总结和展望
参考文献
作者攻读硕士期间参加科研工作的情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]AN OBJECT ORIENTED MODEL SCHEDULING FOR MEDIA-SOC[J]. Cheng Xingmei Yao Yingbiao Zhang Yixiong Liu Peng Yao Qingdong(Department of Information Science and Electronic Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China)(College of Communication Engineering,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou 310018,China). Journal of Electronics（China）. 2009(02)
[2]QNX与VxWorks的特性分析和实时性能测试[J]. 程斐,苗克坚,王瑞敏. 计算机工程与设计. 2008(18)
[3]多处理器片上系统任务调度研究进展评述[J]. 李仁发,刘彦,徐成. 计算机研究与发展. 2008(09)
[4]多核处理器的结构设计研究[J]. 何军,王飙. 计算机工程. 2007(16)
[5]Optimizing pipeline for a RISC processor with multimedia extension ISA[J]. 肖志斌,刘鹏,姚英彪,姚庆栋. Journal of Zhejiang University Science A（Science in Engineering）. 2006(02)
博士论文
[1]嵌入式异构多核处理器设计与实现关键技术研究[D]. 岳虹.国防科学技术大学 2006
[2]基于SOC的实时操作系统的研究[D]. 高丰.浙江大学 2002
硕士论文
[1]VxWorks操作系统的重新编译和优化研究与实现[D]. 胡奇明.国防科学技术大学 2008
[2]片上网络开发验证平台的研究[D]. 吴江南.浙江大学 2007
本文编号：3318702
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