面向嵌入式异构多核体系的软硬件协同任务调度方法

发布时间：2021-08-07 09:37

　　半导体技术的发展使得基于IP核的SoC系统在嵌入式领域得到了广泛应用。其中主从关系架构的异构多核系统，是拥有用于任务控制的通用处理器核和面向应用定制的专用处理器核。异构多核嵌入式系统上的操作系统，一般运行在通用处理核上，而计算量大的部分运行在专用处理器核上。现有软件系统对异构多核的支持，主要是用驱动程序，或一组系统调用把辅助核抽象成可以被应用程序直接使用的接口，应用程序一般直接编程以使用辅助核。这种方法在系统中运行单个应用程序的时候能获得很好的效果，并不适用于多个应用程序同时运行的情况。本文认为可以从软硬件协同的角度，探索在该体系下的操作系统任务调度方法，调度系统的部分功能由硬件协同完成。本文将辅助核任务分成预处理，任务运行以及后续处理三个阶段。预处理阶段生成辅助核可以运行的执行环境，包括代码和数据；任务运行阶段则是任务在辅助核上的运行过程；后续处理则是任务运行完成的后续处理工作。第二阶段运行在辅助核上，而预处理和后续处理阶段运行在主核进程上，管理着辅助核任务的创建和销毁，由操作系统的调度器进行调度。本文设计的硬件调度器完成第二阶段辅助核任务的调度管理。这是一个支持先来先服务和动态优先... 

【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】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

cell微架构的整体框架图，引用白[29]

同时也可以和主核上的应用程序一样平等的被操作系统调度。这个模型是通过一个支持DSP的程序程序库和专门的软件中断及相应的中断处理函数来实现的。如图2一2所示，通过硬件HPI接口进行底层通讯，通过使用dsPlibo库编写DSP程序，当调用系统调用时，触发一个软件中断给GPP上的为DSP编写的软件中断的处理函数，该函数调用相应的操作系统函数调用完成DSP程序的系统调用任务并返回相应的结果。异构多核体系提供了强大的计算处理能力，软件系统对这种体系结构的支持方式以及相应编程模型直接关系着硬件计算能力的利用率、程序员使用硬件系统的方便性等一系列问题。在CELL处理器中，通过使用虚拟文件系统[10]来使CELL的协处理器进行具体化它和Linux很多类似的文件系统，例如Procfs、sysfs或mq

异构多核体系以及软硬件协同任务调度的SoC实现平台是基于Virtex一4技术的 xilinxML403开发板。ML4o3开发板是xilinx公司专门为嵌入式SoC开发设计的集硬件，软件于一体的解决方案。图6一1就是ML403开发板，图中间的白色芯片是型号为XC4VFX12一FF668一10C的FPGA芯片，芯片内共计有5472个Sliee。同时在FPGA芯片上还内置了一个PowerPC405的硬核。另外，开发板上集成了非常多的用于构建嵌入式系统的常见的外围设备。包括存储器系统，64M的DDRSRAM， 51ZM的CF卡，以及LCD接口，RS一232串口

【参考文献】：
期刊论文
[1]Linux操作系统内核对SMP（对称多处理器）的支持[J]. 高珍,吴永明,周卫华.  计算机应用研究. 2002(09)



本文编号：3327555