嵌入式多核操作系统确定性研究

为解决嵌入式多核操作系统确定性问题,详细阐述了计算确定性,重点分析了多核结构引入的不确定性问题。通过研究嵌入式多核操作系统的结构,从共享存储的确定性访问、确定性任务调度、确定性通信等方面提出了解决多核结构带来的不确定性问题的方法。     

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TTE网络的分布式系统分区同步方法

先进分布式综合飞行器管理系统对通信网络的实时性和确定性有严格要求。研究了时间触发以太网(TTE)的同步服务、提出了在符合ARINC653标准的分区操作系统下,基于TTE网络的分布式系统分区同步方法,建立分区同步测试平台,并对分区同步精度进行测试分析。测试结果表明,基于TTE网络的分布式系统分区同步的精度和抖动均可达到μs级,可满足先进分布式综合飞行器管理系统的网络时间同步的要求。     

基于分区代理机制的FC通信虚拟化方案设计

随着航电系统的发展,处理平台的集成度逐步提高,多核处理器集成多个应用将是未来应用的趋势。 但在使用多核处理器的系统中,由于多个处理器核并行运行,需要解决通信资源在多个处理器核之间的共享问 题。本文提出了一种基于分区代理机制的FC 通信虚拟化方案设计,可以实现多核架构下多应用、多分区共享 FC 网络接口设备进行通信。     

支持多核的嵌入式操作系统关键技术研究

以分析当前支持多核的操作系统需实现的关键技术为基础,从多核操作系统的引导和初始化、多核操作系统任务管理、多核中断、核间通信以及核间同步与互斥等方面具体分析、研究支持多核的嵌入式操作系统的实现机制,提出了一种多核领域操作系统关键技术的解决思路.     

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。     

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.     

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。     

操作系统ARINC653标准符合性验证方法的研究

ARINC653标准是一种国际流行的多分区操作系统的接口标准，是否符合ARINC 653标准是衡量一个嵌入式实时多分区操作系统是否符合国际主流标准，以及上层应用是否丰富的一个重要因素。如何验证多分区操作系统是否符合ARINC 653一直是嵌入式实时多分区操作系统测试的重点和难点。提出了一种采用C／S结构、基于ARINC 653 Part 3测试标准验证框架的实用多分区操作系统符合性验证方法，方法不需要对操作系统源码进行修改，并且可以根据测试项排序连续测试。实验证明了验证方法的有效性和准确性。     

航空电子系统混合实时任务的双层调度

针对航空电子系统的实时性需求,提出满足综合模块化航空电子(IMA)构架的双层任务调度算法.通过加权轮转调度激活分区,并为分区提供固定的时间窗口,增强了系统的可预测性;分区内部采用可抢占的固定优先级调度,减少了高优先级任务的响应时间.算法支持混合任务集的调度:对周期的强实时任务,建立具有任意时限的任务模型,增强了模型的通...     

Task allocation and reallocation for fault tolerance inmulticomputer systems

The goal of task allocation in a set of interconnected processors (computers) is to maximize the efficient use of resources and thus reduce the job turnaround time. Proposed is a simple yet effective method to allocate the tasks in multicomputer systems for minimizing the interprocessor communication cost subject to resource limitations defined by the system and designer. The limitations can be viewed as results from the load balancing since the execution time of each task, the number of available processors, processor speed, and memory capacity are known to the system or designer. As the number of processors increases, the probability of a failure existing somewhere in the systems at any time also increases. Very few established task allocation models have considered the reliability property. In multicomputer systems, we define system reliability as the probability that the system can run the tasks successfully. After the (nonredundant) task scheduling strategy is defined, tasks are then reallocated to processors statically and redundantly. This is a form of time redundancy, in which if some processors fail during the execution, all tasks can be completed on the remaining processors (but at a longer time). Due to static preallocation of tasks this method is simpler and thus more practical than well-known dynamic reconfiguration and rollback recovery techniques in multicomputer systems. We demonstrate the effectiveness of the task allocation and reallocation for hardware fault tolerance by illustrations of applying the methods to different examples and practical communications network multiprocessor system     

IMA双层调度算法中的任务可调度性分析方法

任务可调度性分析是综合模块化航电(IMA)系统双层调度算法研究中的一个关键问题。针对这个问题,首先剖析了单分区调度系统中任务精确响应时间计算方法所具有的计算复杂度高以及计算函数不连续等局限性;然后提出了一种计算任务响应时间上限的快速方法,分析该计算方法的推导过程,得到了双层调度情况下任务响应时间上限的计算方法,并由此推演出任务可调度性分析方法和分区参数设计方法;最后通过计算机仿真实验,分别使用定量的响应时间上限相对误差法以及定性的资源放大分析法考察了系统任务数量以及系统利用率对文中提出的响应时间上限计算方法精度的影响程度,并得到了该方法取得较高应用精度的可行性条件。     

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。     

基于WKR结构片上多处理器系统任务分配策略

对现有CMP系统研究现状进行了研究，结合WKR结构模块性良好的特点，设计了基于WKR结构的16核CMP系统框架，在此基础上以提高任务的并行度为目标提出了静态任务层次分配策略。策略分为任务和线程两层分配过程，任务层分配定义任务的并行度，采用LDL胛算法将任务分配到以子WKR结构互连的内核子集上；线程层分配以减少核间通信和均衡核间负载为目标，通过TAGM算法完成任务内的线程在内核子集内的分配。仿真试验表明，静态任务层次分配策略能够实现负载较为均衡的分配，且与类似算法相比具有明显的时间开销优势。