关键词： 多处理器   混合任务   实时系统   容错调度算法  

摘要： 多处理器实时容错调度算法是重要的实时系统可靠性保障技术，算法效率对于实时系统的整体性能具有重要影响，调度算法因而成为实时系统的热点研究问题。本文在多处理器实时容错调度算法已有理论的基础上，深入分析了当前实时容错调度算法的相关特点和存在问题，以提高系统可调度性、可靠性和稳定性为目标，提出了新的实时容错调度算法。\n 多处理器实时容错调度算法的设计基础是任务模型。本文对几种主流任务模型的主要特点、存在问题以及创新方向进行了分析讨论，包括周期任务模型、DAG图、Multi-frame模型、循环分枝法、循环任务模型等。多处理器实时容错调度算法的周期任务模型分为可变量的周期任务模型和不变量的周期任务模型，主要有六种不同的任务类型，分别适应不同的应用场景;为了更好地描述周期任务模型，提出了周期任务模型的统一模型。不同的任务模型适用于不同的应用领域，并为相应的调度算法提供形式化建模工具，从而使得调度算法达到最优化的效果。任务模型在实际应用中存在着表达能力不强、与实际结合不够紧密的缺点，从而使得其应用价值未能得到充分体现，因而需要根据不同应用领域的特点，设计开发出适合特定领域调度算法的任务模型，提高调度算法效率和系统可靠性。\n 多处理器实时容错调度算法主要包括非周期任务实时容错调度算法、周期任务实时容错调度算法和混合任务实时容错调度算法。本文针对非周期任务的实时容错调度，结合重叠调度和动态分组两种技术的优点，提出了基于分组的混合重叠多处理器实时容错调度算法DG_PB-BB，该算法给出了混合重叠容错调度技术中处理器动态分组的形式化描述，提出了基于重叠任务链进行处理器动态分组的方法，并对重叠任务链所包含的任务数进行扩充，采用处理器动态分组策略提高调度算法的处理器容错级别。此外，本文提出了一种面向非周期任务的实时多处理器分组容错调度算法FTSAGM，该算法在多处理器分组策略基础上确定待调度任务的主副版本备份形式，并对主副并发与主副重叠的任务版本采用改进的Spring算法完成调度，主副互斥的任务版本采用混合重叠的AP因子策略优化调度，使得非周期任务的容错调度效率有了显著提高，能够更好地适应特定应用环境的任务处理。\n 为了进一步提高周期任务实时容错调度算法的调度效率和容错性能，本文提出了改进的周期任务分组实时容错调度算法ITPFTRM。该算法采用了“最佳适应策略”分配满足可调度性条件的最佳处理器给待调度任务，以少量增加的计算时间获得更为紧凑的任务调度结果，从而减少调度所需的处理器数目和任务执行时间，提高容错调度算法性能;算法同时给出了不同的处理器分组中周期任务可调度性判定的简化方法，以便于更好地描述周期任务分组调度的“最佳适应策略”。传统的基于遗传算法的周期任务多处理器实时容错调度算法的性能指标只关注了算法的调度效率，未能考虑处理器的负载均衡目标，难以维持整个系统的稳定运行，本文提出了周期任务的智能分组实时容错调度算法IFTSAG，该算法综合考虑了任务调度效率和处理器负载均衡两个性能指标，使得系统平台在保证任务调度成功率的同时，能够更加稳定地运行，从而提高系统可用性和可靠性。\n 在实际应用环境中，包含周期任务和非周期任务的混合任务更为常见，周期任务均为常规任务，一般可以离线调度，非周期任务为非常规任务，一般应在任务到达的时候，与其它已调度任务共同完成调度。周期和非周期混合任务调度的目的就是保证强时间约束的周期和非周期任务在最坏情况下的可调度性，并尽量提高弱时间约束或非实时约束的非周期任务的平均响应时间。混合任务实时容错调度算法已提出了很多，主要包括后台调度法、周期服务器法和空闲时间片法。混合任务实时容错调度算法HFTSAM基于改进的周期任务分组实时容错调度算法ITPFTRM，在处理器的空闲时间片内分组插空调度非周期任务，以较低的算法代价达到了较高的调度效率，容易理解，实现简单，具有较好的应用价值。\n 本文针对多处理器实时任务容错调度算法，利用分组调度和主副版本备份技术，在非周期任务实时容错调度算法中有效地提高了任务调度效率和处理器容错级别，在周期任务实时容错调度算法中显著地改善了系统稳定性和任务调度性能，使得混合任务实时容错调度算法HFTSAM能够更好地适应特定环境的实际需要，更为有效地完成任务调度。

关键词： 遥测   单片机   FPGA  

摘要： 为实现地面模拟在轨飞行环境试验中星载仪器遥测信号的实时采集与显示,设计了一种以单片机为数据处理器、FPGA为采集控制器的多处理器外部遥测模拟系统,实时采集和处理多路遥测信号,并通过串口传输至上位机,由上位机通过VC界面显示遥测信号曲线,达到实时监测仪器工作状态的目的;实验表明,遥测信号中电压信号与正常工作值的偏差在0.3V以内,温度信号波动范围小于0.1℃,系统运行稳定可靠,满足仪器外部遥测系统的任务要求;整个系统各模块功能明确,易于扩展成复杂系统,高效地实现更多的功能。

关键词： 实时系统   实时调度   多处理器   可调度性判定   可调度利用率约束  

摘要： 针对多处理器实时调度中的最早伪时限优先(EPDF)Pfair算法,分析了EPDF算法在M个处理器平台上的可调度利用率约束,根据基于利用率的充分可调度性判定,提出了一种改进的可调度性判定方法。这种方法可以得到更多的可调度任务集,从而使得满足判定的强实时系统和使用tie-breaking规则困难的动态任务系统的调度有较小的开销。实验结果表明,改进的可调度性判定方法增加了判为可调度的任务集数量,具有较好的性能。

关键词： 多处理器   多分区   实时系统   可调度性判定   仿真方法   时钟变量  

摘要： 针对包含多处理器、多分区结构的复杂实时系统存在的可调度性判定问题,提出一种基于仿真方法的任务集可调度性判定工具。通过设定时钟变量模拟任务调度过程,依据纯周期任务集的特性确定仿真区间,调用优化的判定算法,判定任务集的可调度性。测试结果及实例分析表明,该工具能自动、准确、快速地判定任务集的可调度性,并以甘特图的方式绘制任务调度过程,较现有工具更为高效、直观。

关键词： 多处理器   方位识别   单元平均恒虚警   实时性  

摘要： 设计了一种采用FPGA+DSP系统框架的信号处理机,由3个核心处理器协同工作,共同完成多通道多普勒信号的目标检测和方位识别等功能。该信号处理机在实现频域目标检测功能的同时,实现了8象限的方位识别功能,能够提高引战配合效率。多处理器的分层设计保证了该信号处理机的实时性和灵活性,是一个具有较强可扩展性的信号处理开发平台。

关键词： 多处理器   电子产品   IP业务   ARM   厂商   亚太区   总裁  

摘要： 新思科技Synopsys全球副总裁亚太区总裁潘建岳第一大IP厂商ARM如日中天,让人艳羡。实际上,十几年来,出现过众多处理器IP厂商,结局很多是被收购或倒闭,做IP的个中滋味可见一斑!近日,全球第二大IP厂商Synopsys对《电子产品世界》编辑说,SynopsysIP业务的增速过去几年都是百分之二十、三十的增长,

摘要： The design of modern embedded systems is getting more and more complex, as more func- tionality is integrated into these systems. At the same time, in order to meet the compu- tational requirements while keeping a low level power consumption, MPSoCs have emerged as the main solutions for such embedded systems. Furthermore, embedded systems are be- coming more and more adaptive, as the adaptivity can bring a number of benefits, such as software flexibility and energy efficiency. This thesis targets the safe design of such adaptive MPSoCs. First, each system configuration must be analyzed concerning its functional and non- functional properties. We present an abstract design and analysis framework, which allows for fast and cost-effective implementation decisions. This framework is intended as an in- termediate reasoning support for system level software/hardware co-design environments. It can prune the design space at its largest, and identify candidate design solutions in a fast and efficient way. In the framework, we use an abstract clock-based encoding to model system behaviors. Different mapping and scheduling scenarios of applications on MPSoCs are analyzed via clock traces representing system simulations. Among properties of interest are functional behavioral correctness, temporal performance and energy consumption. Second, the reconfiguration management of adaptive MPSoCs must be addressed. We are specially interested in MPSoCs implemented on reconfigurable hardware architectures (i. e., FPGA fabrics), which provide a good flexibility and computational efficiency for adap- tive MPSoCs. We propose a general design framework based on the discrete controller syn- thesis (DCS) technique to address this issue. The main advantage of this technique is that it allows the automatic controller synthesis w. r. t. a given specification of control objectives. In the framework, the system reconfiguration behavior is modeled in terms of synchronous parallel automata. The rec

摘要： Streaming applications with dynamic behaviors mapped onto multiprocessor platform can be effectively modeled using the scenario-aware dataflow (SADF) Model-of-Computation. Many streaming applications must perform their own tasks within a time deadline, or reach a certain value of throughput in order to assure their quality-of-service. Furthermore, the energy consumption of such applications on devices with limited battery power should be as low as possible. Dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) is a software-controlled technique which can be used to lower the energy consumption by lowering the frequency and voltage of a processor. As the starting point of this project, one existing technique proposed in [1] is taken, which selects a suitable multiprocessor DVFS point for each scenario of a dynamic application described by an SADF. Compared to the technique presented in [2], it solves the problem faster, and reduces energy consumption. However, the result is still sub-optimal, so in this project, further optimizations are made to improve it. After a design-time optimization, run-time optimizations are also implemented by utilizing the available slacks. The experimental results show that the new technique can reduce the energy consumption further while still providing timing guarantees.

关键词： 并行文件系统   可扩展元数据服务   元数据代理   负载均衡   高性能计算  

摘要： 随着计算能力的增强、应用课题规模和复杂度的增加，高性能计算机对并行文件系统性能要求越来越高，在海量小文件频繁创删和大规模并发I/O操作的应用场景中，文件系统元数据吞吐率成为限制其性能的关键因素。针对I/O转发架构，提出了一种基于元数据代理的高可扩展元数据服务的方案，结合作业调度系统，将文件系统元数据请求分散到多个元数据代理上，加速作业的文件系统元数据访问。 并行I/O是高性能计算系统中主要的I/O使用方式，可分为单数据流模式和共享文件模式。其中单数据流模式给元数据服务带来很大负载，元数据可扩展性方案面向该I/O模式提出的，主要包括元数据代理MDDS(MetaData Delegation Service)和基于MDDS的作业调度两部分。元数据代理基于Lustre元数据集群架构CMD（ClusterMetaData）实现的，通过降低多个元数据服务间的耦合度，保证元数据集群的高可用性；使用目录子树方式管理元数据代理空间，避免跨节点目录引入的分布式原子操作的复杂性和低效性；实现元数据迁移避免跨元数据服务器间文件迁移造成的数据对象移动；通过元数据代理动态增删机制实现元数据代理的灵活部署。针对高性能计算中I/O转发架构作业调度特点，提出基于元数据代理的两种作业调度策略——单作业独占单元数据代理调度和多作业共享多元数据代理调度。前者实现了对传统作业I/O访问模式的支持，避免了多作业间元数据竞争；后者将单个作业的元数据访问分散到多个元数据代理上，实现了作业内的元数据负载均衡。 在116台存储服务器上对元数据代理进了测试，同时通过模拟I/O转发架构中作业的文件系统元数据访问负载对两种作业调度方法进行评估。结果表明，元数据代理提供了拟线性的元数据性能，在大规模的环境中较CMD方案有较好的扩展性；两种调度方式有效分散了作业元数据的负载，改善了高性能计算中的元数据瓶颈问题。

关键词： 混合关键性   多处理器   EDF   划分调度  

摘要： 多核处理器架构技术在现代嵌入式系统的设计与实现当中的应用越来越广泛,以满足各种应用日益增长的高性能和低功耗的需求。多处理器平台强大的计算能力为将多个不同关键性级别的功能子系统集成到统一的共享资源平台提供了支持。正因为此,混合关键性系统也己成为现代嵌入式实时系统设计的流行趋势。在过去的几十年里,传统的实时任务系统在单核处理器平台和多核处理器平台上都取得了很大的发展。相比之下,混合关键性系统的调度问题,无论是从理论方面还是系统的实际应用方面都面临着巨大的挑战。混合关键性系统的调度问题,即使在单处理器平台中都极具挑战性,在多处理器平台则更为困难。目前关于混合关键性系统调度问题的研究主要还是集中于单处理器平台,但是现在很多应用已经或者即将运行在多处理器平台上,因此多处理器平台上混合关键性系统调度问题的研究己成为迫切需求。本文将目前资源利用率最高的单处理器混合关键性调度算法EDF-VD扩展到多处理器平台中。首先本文结合传统的划分调度策略提出了适用于多处理器混合关键性系统的MC-PEDF划分调序算法。尽管比之前的算法有更好的可调度件能,但分析发现传统的划分策略不能有效地平衡不同关键性级别下的负载,故其不完全适用于混合关键性系统。为了克服传统策略的不足,本文提出了新型的划分调度策略OCOP(One Criticality One Partition)。OCOP允许系统在关键性模式切换时对实时任务集进行重新划分,进而更好的平衡各个处理器在不同关键性模式中的资源利用率。基于OCOP,本文提出了第二个划分调度算法MC-MP-EDF。基于随机生成任务集的仿真实验结果表明,相较于MC-PEDF和已有的算法,MC-MP-EDF能够显著的提高系统的可调度性,尤其是在处理器数量较多的系统中。