虚拟化技术在航空计算领域的应用

虚拟化技术在资源分配、应用移植和隔离等方面有着巨大优势,为了满足航空计算领域对综合化、智能化的需求,以及机载嵌入式系统对实时性、功耗和体积等方面的制约,开展虚拟化技术在航空计算领域的应用研究。首先介绍虚拟化技术的基本原理,对比虚拟机和容器的主要特点;其次分析虚拟化技术应用的三个例子,虚拟化操作系统在多核处理器上的应用、混合容器计算架构和DevOps软件持续交付过程;最后提出两种应用构想,机载软件DevOps综合开发环境和多核高性能计算单元,对虚拟化技术在航空计算领域的应用提出技术思路,并给出基础设计架构。结果表明：虚拟化技术应用于航空计算领域能够提高航空电子系统的模块化和综合化水平,基础设计架构能够充分利用机载计算资源、提高计算效率。     

下一代综合模块化航空电子系统关键技术研究

随着高新技术的不断发展,航空电子机载系统能支持越来越复杂的功能,当前的综合模块化航空电子(IMA)系统架构采用模块化的设计以及开放式的架构,在提高航空电子系统可靠性的同时大大降低了功耗及成本。但随着飞行任务的日益复杂以及机载系统功能的不断增加,当前的IMA系统在面对复杂的应用需求时出现了无法突破的技术瓶颈。基于当前IMA系统的技术瓶颈,详细描述了下一代IMA系统的架构设计细节,总结了实施下一代IMA系统将面临的技术挑战,从高速网络,高性能多核处理器以及多核虚拟化等方面分析了有望发挥重要作用的关键技术,并提供了关键技术可行的研究思路,为下一代IMA系统的相关研究提供参考。     

嵌入式微核虚拟机管理器存储管理架构设计

对微内核架构、嵌入式虚拟化技术、嵌入式多核处理器支持技术进行简介,对工业界和学术界形成的嵌入式微内核虚拟机管理器产品进行相应调研,提出一种基于微内核架构多核虚拟机管理器的存储管理架构设计模式,把存储管理分为内核态MMU管理和用户态内存分配器两部分实现.MMU管理负责完成MMU初始化、TLB无效和增加/删除映射等功能;内存分配器负责实现memcache分配器、字节分配器和页分配器3种内存管理机制.     

基于近邻传播聚类的航空电子部件LMK诊断模型

针对小样本条件下,航空电子部件功能模块故障诊断精度不高的问题,将局部多核学习（LMKL）算法的多分辨率解释与局部特征自适应表示能力和超限学习机（ELM）运算高效的特点相结合,提出一种新的局部聚类MK-ELM（LCMKELM）诊断模型。通过引入近邻传播（AP）聚类,在挖掘训练样本局部特征信息的同时,有效约减了局部算法的计算复杂性,避免了过学习问题的出现;通过分别分析输入空间与特征空间的聚类特征,构造了相应的2种选通函数M₁、M₂,以优化选通函数的模型参数取代优化局部权重,有效解决了核超限学习机（KELM）的对偶优化形式关于局部权重二次非凸的问题。将本文模型应用于某型机旋转变压器激励发生电路功能模块故障诊断,结果表明:相比于4种常用的多核诊断算法,模型在实现低漏警、低虚警的同时,采用M₁选通函数的诊断算法将诊断精度平均提升了3.80%,采用M₂选通函数的诊断算法将诊断精度平均提升了5.98%。同时,模型在实现与流行的LMKL算法相近的训练时间的同时,测试时间更短。      

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。     

星载异构计算环境下的能耗优化任务调度

针对航空航天探测等要求高可靠性、强实时性、低功耗的尖端领域,基于新型的异构多核计算平台对全迁移策略的支持,提出了能耗优化的实时任务调度算法.算法主要分为2部分:负载分配和任务调度.负载分配确定每个任务在不同的处理器集群上工作量的分配比例,并对系统的能耗进行优化.任务调度在负载分配的基础上,采用时间片划分的思想对已分配的...     

共享Cache分区在机载系统中的应用研究

多核技术以其性能高、功耗低、通信延迟小等优点已成为机载嵌入式领域的新选择。共享Cache作为多核处理器一个重要的共享资源,严重影响着机载系统的确定性。对基于容量划分的共享Cache分区技术和基于Cache行划分的共享Cache技术进行介绍,以T2081多核处理器为例,对其共享Cache进行基于Cache行划分的分区设计。在应用层模拟了4个分区,每个分区分配相同数量的Cache行,通过不断调整各个分区的访存数据量,测试Cache分区和Cache共享两种模式对系统确定性的影响,并对测试结果进行对比分析。     

综合模块化航空电子系统结构的最新发展及挑战

随着综合模块化航空电子结构（IMA ）的广泛应用,对 IMA 的开发和概念解读也随之变得重要。目前,在实现了第一代IMA平台的基础上,第二代IMA平台的架构已提上日程。本文分析了开发下一代IMA平台可能面对的挑战,一是重新配置的能力,二是以多核处理器为代表的COTS处理设备的综合。本文将从重构、多核平台的建构、以及模块化测试等方面对第二代IMA做一个多维、立体的分析。     

三模冗余MPSOC容错设计与验证

为了提高MPSOC处理器的可靠性,提出了一种基于软件表决和硬件仲裁的三模冗余容错处理器设计方案,并对这种容错设计进行了原型实现和验证,试验结果表明了方案的正确性和有效性.