基于多分区操作系统的多核确定性调度方法设计

为提高多分区操作系统环境下多核处理器的应用带来的操作系统任务调度的确定性,研究了多分环境下多核操作系统结构,从处理器核心和分区的资源分配和分区调度表的时间同步角度出发,采用了静态配置、处理器绑定和时间窗口调度方法,实现了处理器资源的确定性分配,解决了调度表之间的时间同步问题。测试结果表明,方法有效提高了分区环境下多核操作系统任务调度的确定性。     

一种多核分区操作系统的绑定组调度方法

伴随机载计算平台对算力提升的显著需求,综合化模块化航空电子系统(IMA)采用多核处理器和相应的多核分区操作系统成为必然趋势,从而对目前仅适用于单核处理模式的多分区调度算法产生了进一步的能力扩展需求。面向多核处理的多分区调度算法需要在发挥多核处理效能的同时,继续维持机载安全关键系统的实时性和确定性特征。为此,提出一种基于...     

基于机载多核弱序存储模型的共享内存驱动软件设计方法研究

随着航空电子系统承载的应用日趋复杂，飞机对机载计算机的计算力和功耗比要求不断提升，这也推动了嵌入式多核处理器的加速应用和普及。多核处理器在航空电子设备的深入应用，随之而来的是运行其上的软件复杂度急剧上升，面向应用的航电系统设计面临挑战。多核处理器平台由于需要面对并行、指令乱序、资源共享冲突等问题，而目前国内大多数机载嵌入式软件和驱动仍然是基于单核处理器设计和实现的，影响最大的是在机载嵌入式实时操作系统环境下的驱动软件，因此需要充分考虑多核带来的各方面影响，尤其是需要兼顾共享内存等资源的使用冲突和实时高效要求。本文结合机载航电多核处理平台的特点，提出了一种基于机载多核弱序存储模型的共享内存驱动软件设计方法，并基于该方法设计了FC 总线驱动和MBI 总线驱动，项目应用结果表明，设计的驱动程序在多核处理器平台上数据传输正确，验证了方法的正确性和有效性。     

机载嵌入式系统中的多核处理架构研究与分析

与单核处理器相比较，多核处理器在性能、功耗、体积以及重量各方面都有绝对的优势，这使得多核处理器在机载嵌入式系统中的应用成为必然趋势。在分析了航空电子系统的任务特点之后，介绍了两种最常见的多核处理器系统架构：对称多处理（SMP）和非对称多处理（AMP），对这两种系统架构在机载嵌入式系统的应用进行了研究分析，并分析了其关键技术对实时性、安全性和确定性的影响。     

基于多核DSP的多波形管理设计

在使用多核处理器进行航空电子系统综合化设计时,各波形供应商通常因为各种限制,难以进行波形功能深度综合,因此目前的综合化仅仅是处理资源集中放置,并未很好地发挥多核处理器的效能。本文基于TI 公司多核DSP,设计了一种多波形管理框架,可以将多个无线电波形集中在一个多核DSP 中灵活部署、运行并管理,充分发挥多核处理器运算能力,提高系统资源利用率。     

航空电子系统中应用多核处理器的挑战分析

作为嵌入式计算的一种,航空电子系统中的处理器具有强实时性、高确定性、高安全性的特征。因此,同其他嵌入式系统相比,在航空电子系统中应用多核处理器面临更多的挑战。针对多核处理器基本的软硬件架构,对挑战产生的原因进行了简要的分析,指出了在航空电子系统中应用多核处理器需要解决的问题。     

多核操作系统自旋锁技术研究

多核操作系统通常采用自旋锁技术保证多核之间互斥.处理器核属于硬件设备,需要硬件锁机制实现核间互斥,各类处理器都提供相应的硬件指令实现自旋锁,如锁总线.处理器核在获取自旋不成功时,一直自旋,直到获取锁成功.自旋锁持有时间非常短,不引起睡眠,效率很高.     

FC环形通信网络双余度容错的设计与实现

随着航电系统的发展,传统的通信网络传输速率已经不能满足发展需要,因此,FC协议作为新一代的高性能网络通信协议被引入到航电系统中.如何基于FC协议设计出满足航电系统应用需求的通信网络成为FC技术研究的关键.本文介绍了一种面向航电系统应用的基于FC通信协议的双余度环网的设计与实现方案,着重从软硬件两个方面对系统的容错设计给出了说明,最后对系统的容错能力进行了全面的验证.     

高性能嵌入式信号处理应用中的互连结构

目前,由多个处理器构成的高性能嵌入式信号处理系统中,处理器之间、信号处理模块之间的通信带宽已经成为整个应用系统性能的瓶颈,如果没有与高性能处理器同步的互连结构方案,就无法调动多个处理器的全部处理潜能。本文对高性能嵌入式信号处理应用中用到的几种互连结构及实现方式进行比较、分析,并且讨论互连结构的发展趋势。     

基于硬件优先级队列的FC实时交换机的研究

实时交换机可为用户提供微秒级硬实时通信性能,在航空航天领域具有广阔的应用前景。本文提出采用硬件优先级队列来实现FC实时交换机,以支持航电统一网络的硬实时通信。标准的FC协议采用虚电路方式支持实时通信。相对于虚电路方式实现的实时通信,本文设计的FC实时交换机具有实时通信延迟小、系统吞吐量高等优点。     

光纤通道交换网络WRR实时调度算法分析

 随着综合航电系统的发展,1553B总线已经不能满足发展的需要,光纤通道交换式网络作为新一代高性能网络通信协议被引入到航电系统中,其性能指标与整个航电系统的总体指标有着密切的关系.为了解决系统消息实时发送的问题,研究了光纤通道交换网络实时条件下加权轮询调度算法的通信性能,利用随机Petri网对光纤通道交换网络的调度过程进行了建模,通过对模型的仿真和分析,得到了数据传输量及传输时限变化时系统网络负载、延迟时间、超时消息所占比例等重要性能指标,并分析了调度算法的性能.仿真结果证明光纤通道交换式网络具有高速稳定性,加权轮询调度算法能够满足消息传输的实时性、公平性要求.     

光纤通道技术在航电系统中的应用

根据航电系统对总线和网络的需求,介绍了光纤通道的特性,对当前几种典型的总线和网络进行了分析和比较,指出在综合航空电子系统中采用光纤通道作为系统互连网络是一种很好的选择,并介绍了系统通信过程的设计。     

Open systems avionics network to replace MIL-STD-1553

This paper is a proposal for a future method of avionics data communication. The need for this proposal results from the shortcomings in the current avionics architecture, video distribution network, and in the MIL-STD-1553 data communication system. The separately wired video and data communication systems can be combined to save weight, which is especially critical for rotorcraft. Aircraft, once fielded, have limited capacity for modification and improvement due to fixed computer throughput and processing performance, network bandwidth, and space available in the avionics equipment bays. The changes proposed by this paper are to be made in conjunction with the replacement of the redundant computer boxes with open system avionics functions on industry standard circuit cards. This open architecture approach was developed over the last ten years and is now being implemented in many aircraft applications including the F-22 and the RAH-66 programs. The V-22 rotorcraft, which although just entering production, is being modified for joint service customers where modern computer performance and expanded data network bandwidth is needed. The changes of this proposal will fill this need, reduce the weight of upcoming production models, and provide growth or spare capability so that additional video and data components can be added with minimal effect on existing components. This paper examines the current V-22 avionics video and data communication hardware and wiring and propose a new implementation of open system architecture standards with integrated digital video and data communication based on ANSI standard copper fibre channel     

嵌入式实时操作系统中的安全性考虑

在综合化航空电子系统中,嵌入式实时操作系统已被广泛采用,而操作系统保证应用软件的安全性,则是目前要解决的首要问题。对照国内外在高安全性、强实时系统上的先进技术和先进经验,本文着重讨论了嵌入式实时操作系统中解决数据安全性的几点考虑,主要集中介绍了软件的分层防御体系、分区管理和信息安全管理技术、分区间通讯的“虚通道”技术等,以确保综合化航电系统的信息及数据安全的机密性和完整性,达到主动防御的能力。     

航空电子系统FC交换式网络的可靠性研究

 对于采用光纤通道(FC)互连的航空电子系统，从FC的基本模型出发，给出了由多个FC交换机组成的FC交换式网络的通信模型；采用基于任务的可靠性建模方法，给出了FC交换式网络的可靠性计算公式，并提出了任务基本路径的概念。根据航空电子系统提高可靠性的需要，提出了FC交换式网络的2种冗余拓扑结构：基本路径冗余和全网络冗余；最后通过实例分析了端口单元、交换要素单元和链路单元对FC交换式网络及2种冗余拓扑结构可靠性的影响；FC交换式网络可靠性的研究对于航空电子系统设计阶段的容错设计和拓扑选择都将起到指导作用。     

光纤通道在基于MIL-STD-1553的航空电子系统网络中的应用

光纤通道作为新一代的航空电子系统通信网络技术,具有传输速度高、延时低、传输距离远和可靠性高等特性,高达4G bps的数据传输带宽,为其上层通信协议提供了一种通用的高速率的数据传输通道。FC-1553作为光纤通道上层通信协议之一,对MIL-STD-1553通信协议具有完全的兼容性,它继承了传统MIL-STD-1553通信协议的基本特征,实现了向光纤通道链路层的映射,从而扩展了通信网络的结构,提高了网络的通信能力。本文首先介绍MIL-STD-1553和光纤通道的基本特性,然后描述在光纤通道中对1553通信协议的映射,最后,提出了基于光纤通道和MIL-STD-1553的航空电子系统通信网络结构。     

光纤通道标准及其在航空电子中的应用

介绍了光纤通道(FC)的协议结构、拓扑结构、分类服务及标准情况,对其代替MIL-STD-1553总线的可能性进行了分析;阐述并分析了其在航空电子系统中的应用;最后得出结论:我们应瞄准国外先进技术的发展动向,抓住时机,从其基础标准“光纤通道 物理和信号接口”开始,研究并制定适合于我国航空电子系统的光纤通道标准,为新机研制做好技术储备。