关键词： RTEMS Nios Ⅱ   多处理器系统   移植实现   GDB/GDBServer OpenGL ES  

摘要： RTEMS作为一款实时嵌入式操作系统,目前广泛应用于军事,工业,科研等领域。其模块化的系统结构使得用户可以根据实际应用需要对系统进行剪裁。RTEMS支持的CPU类型较多,几乎可以支持所有支持GCC编译的处理器。Nios II嵌入式软核处理器是Altera公司推出的第二代片上可编程处理器,配以价格低廉、性能优越的FPGA器件,极大地方便了嵌入式系统的开发。具有灵活配置性特点的NiosⅡ处理器与可编程FPGA器件相结合,具有较强的系统灵活性,使得FPGA器件在现代电子设计中得到广泛的应用。调试是嵌入式系统开发的一个重要过程,设计开发GDB/GDBServer工具对RTEMS进行任务级的应用调试具有较强的实际意义。在终端设备进行三维立体图形的呈现渲染也是实际应用中比较常见的,通过设置光照参数或纹理贴图显示立体图形的材质细节是OpenGL ES的重要特点。 本文分析了开源操作系统RTEMS的基本架构和MPCI多处理器通信接口层的工作原理,修改和编写多核处理器的BSP文件、相关的Makefile文件以实现对Nios II处理器的支持,编写MPCI接口层代码以完成多处理器间的通信,实现了RTEMS在Nios II多处理器上的移植。同时对该系统进行GDB/GDBServer远程调试的功能扩展,从而可对RTEMS进行任务级的应用调试。最后,论文在分析OpenGL ES图像编程的基本原理和关键技术的基础之上,设计开发OpenGL ES应用程序,实现了发光球体的显示和立方体纹理贴图效果的展示。

关键词： Particle swarm optimization (PSO)  

摘要： In this paper, a hybrid PSO heuristic and an improved solution representation rules are proposed for the real-time task schedule problem on Chip Multiprocessor (CMP). The hybrid PSO incorporates a Neighbor Search process at the final stage of each move in a standard PSO, and highly improves the result of optimization. The new solution representation rule called the Load-Balanced SPV, evenly assigns tasks to the chip multi-processors according to their total loads, and produces more balanced schedule than the original SPV rule. A comparative performance of our proposal is studied. Through a series of simulations, we demonstrate that our proposal produces much better balanced schedule as well as better overall fitness that the original ones. © 2013 Binary Information Press.

关键词： Real-time system   Response time   Task model  

摘要： The task scheduling problem is one of the basic research areas in computer science especially in real-time systems. Current task scheduling based on heterogeneous multiprocessors system rarely consider the multiframe character of real-time tasks, which assumes a worst-case execution time bound for every task and maybe too pessimistic if the worst-case execution time of task is much longer than the average. Given in this paper is a generalized multiframe real-time task model upon heterogeneous multiprocessors systems based on period task model. It is proved that this model's schedulability is better than period task model. We investigate the schedulability problem for this model for the preemptive fixed priority scheduling policy using genetic algorithm. The scheduling test is given as utilization based and exact worst case response time. The experiments results show that the using response time analysis is better than the utilization based method, and the analysis is applicable to different system model. © 2005 - 2013 JATIT & LLS. All rights reserved.

关键词： 分布共享存储   光互连   垂直腔面发射激光器   波分复用   聚合物光波导  

摘要： 针对分布共享存储多处理器系统越来越严重的通信问题,本文提出了一种适用于分布共享存储多处理器系统的光互连网络结构,通过增加系统连通性和远程通信带宽,能有效降低系统的远程存储访问延迟,提升系统整体性能.采用密集波分复用技术的光互连网络能有效提升组装密度和通信带宽.同时,基于表面集成波导光电印制板和阵列光互连器件,构建了高速并行光互连原型样机,通过功能演示和相关测试,表明光互连技术可以应用于计算节点板级互连.

关键词： ISP/IAP   CAN总线   多处理器   远程升级   STM32F207  

摘要： 在潮流发电项目中，针对控制系统较复杂，机组运行状态监测器连同发电机组都安装于水下，环境比较恶劣，数据通讯受电力传输干扰较大的特点，研制了基于ISP/IAP和CAN总线的远程升级系统。该升级系统包括岸站主机、主控器和被升级系统三部分。岸站主机通过光纤和CAN总线将HEX文件传输给主控器，由主控器通过ISP或IAP方式完成对被升级系统的升级。 本文所做的主要工作有： （1）硬件设计 使用意法半导体公司的具有Cortex-M3内核的STM32F207作为主控芯片，采用模块化方式，设计了多MCU升级控制系统。其硬件模块包括看门狗模块、光-CAN转换模块、电压状态监测模块、开关驱动及逻辑模块、编程接口模块和电源模块。各个硬件模块相互协作，共同完成整个系统的硬件支撑。 （2）软件设计 为了兼容主要功能与低功耗，在软件方面进行了精心设计。通过将文件传输过程和ISP/IAP过程分开，有效避免了因数据通道的干扰而导致的升级失败。在共享CAN总线的条件下，可靠实现了CAN数据传输和多MCU升级功能的统一。本文对HEX文件格式、CAN应用层协议、数据校验、错误重发机制、ISP/IAP过程等方面进行了深入研究。 （3）系统验证与总结 根据项目要求，对本系统所实现的功能进行了全面的测试，验证了本系统的有效性和稳定性。论文最后对研究工作进行了总结，指出了该系统目前仍存在的问题，并提出了进一步完善的建议和改进方案。

关键词： TD-LTE-A   多处理器   吞吐率   实时性   零拷贝  

摘要： TD-LTE-A是由我国主导的第四代移动通信技术，目前已被国际电联正式确定为第四代移动通信国际标准。通过采取多天线增强、协作多点传输，以及中继等技术方案，TD-LTE-A系统大幅度提升了空中接口的频谱利用效率以及峰值吞吐率。目前，TD-LTE-A系统关键技术趋于完善，终端芯片日臻成熟，今后将逐步开展大范围的场外部署。由于系统支持的业务吞吐率高、实时性要求苛刻，对终端综合测试仪LTE-A层2协议的设计实现提出了严格的要求，单处理器平台已难以满足系统设计需要。通用X86多处理器平台通过采用高性能的现代指令架构以及先进的cache管理等技术，具备强劲的数据包处理能力，能够满足TD-LTE-A协议栈的性能需求。 本文首先论述了通用多处理器架构应用于协议栈实现的优劣势，归纳出了主要的技术难点。多处理器架构通过并行处理提升了系统性能，同时，由于动态负载均衡、核间数据共享、缓存一致性维护等因素，导致了多处理器架构下的TD-LTE-A协议栈用户平面实现面临诸多难题。基于协议栈实现框架结构分析，可归纳出TD-LTE-A协议栈用户平面多核实现面临的主要技术难点为多核协议栈模型、核间通信，以及高效内存管理等三个方面。 其次，为了满足TD-LTE-A协议栈的吞吐率需求，本文在实时性保障、核间数据交换，以及增量数据包封装等三个方面探讨了系统性能优化的可行性，分析了上述方案应用于多核协议栈系统设计的利弊，并提出了基本的框架结构。 最后，针对多处理器架构下的TD-LTE-A协议栈实现面临的主要技术难点，本文提出了适配X86平台缓存一致性协议的多核优化实现框架，通过采取处理器绑定、SMP负载均衡屏蔽，以及零拷贝封装等技术方案，在一致性维护协议的基础上，采用高效的核间队列通信模型保障协议栈数据平面的总体缓存效率，进而实现具备高效数据包处理能力的TD-LTE-A层2协议。该方案基于通用X86SMP平台，能显著改善TD-LTE-A协议栈数据平面的包处理性能，同时系统成本低廉、可靠性强，协议功能验证过程简单，具备充分的移植灵活性，测试结果表明上述方案能够充分满足TD-LTE-A综合测试仪的时延特性以及业务吞吐率需求。

关键词： 高可靠性   星载计算机   重定向系统   串行数据传输  

摘要： 空间技术的发展是国家科技水平和综合国力的重要体现,对国家的经济、国防和军事建设有着重大影响。随着我国空间探索脚步的不断前进,宇航任务对星载计算机提出了更高的要求。空间环境的恶劣条件,对星载电子产品的性能、可靠性、寿命提出了严重的挑战,亟需研发出适应未来空间飞行任务需要的高性能、高可靠的星载计算机。 本文以航天器高级电子系统技术研究项目为背景,研究符合高级电子系统规范的星载容错计算机体系结构,针对性的提出多处理器模块并行冗余工作的计算机系统架构。在此基础上,研究基于高速串行数据传输实现的重定向系统,实现处理器与接口电路的切换互连以及多个处理器之间的数据交互设计,研究串行传输的时钟同步系统实现方法。根据任务特点,提出了在子计算单元故障或者数据传输通道故障情况下的系统重构策略。在完成架构设计和重定向系统研究的基础上,详细阐述了星载容错计算机的电路设计。 文中对基于重定向互连的串行传输延时进行分析计算,完成了同步时钟系统的相位校准测试和信号电气特性测试,已验证设计方法和电路实现的正确性。

关键词： 多处理器系统   内存性能   性能评估  

摘要： 通过分析存储器的层次结构,引出了从单处理器系统到多处理器系统存储器层次结构的新问题,即高速缓存一致性的问题。因此,在多线程同时对共享内存进行读写操作时,Cache缺失和多处理器数据不一致会带来的相应的内存读写性能损耗。该文基于这个问题,设计了面向多线程内存读写延时的内存读写效率的测试方法。并通过的实验,指出了绑定同一个处理器,会使得对共享内存数据访问的效率提高。并基于这个测试结果给出了对并行程序的优化建议。

摘要： The modelling and simulation of large-scale spiking neural networks in biologi- cal real-time places very high demands on computational processing capabilities and communications infrastructure. These demands are difficult to satisfy even with pow- erful general-purpose high-performance computers. Taking advantage of the remark- able progress in semiconductor technologies it is now possible to design and build an application-driven platform to support large-scale spiking neural network simula- tions. This research investigates the design and implementation of a power-efficient chip multiprocessor (CMP) which constitutes the basic building block of a spiking neural network modelling and simulation platform. The neural modelling require- ments of many processing elements, high-fanout communications and local memory are addressed in the design and implementation of the low-level modules in the design hierarchy as well as in the CMP. By focusing on a power-efficient design, the energy consumption and related cost of SpiNNaker, the massively-parallel computation en- gine, are kept low compared with other state-of-the-art hardware neural simulators. The SpiNNaker CMP is composed of many simple power-efficient processors with small local memories, asynchronous networks-on-chip and numerous bespoke mod- ules specifically designed to serve the demands of neural computation with a globally asynchronous, locally synchronous (GALS) architecture. The SpiNNaker CMP, realised as part of this research, fulfills the demands of neu- ral simulation in a power-efficient and scalable manner, with added fault-tolerance features. The CMPs have, to date, been incorporated into three versions of SpiNNaker system PCBs with up to 48 chips onboard. All chips on the PCBs are performing suc- cessfully, during both functional testing and their targeted role of neural simulation.

关键词： Trees (mathematics)  

摘要： Data stream, a new kind of data model, is proposed recently to solve continuous queries problems. However, most of the data stream algorithms are designed for single processor. When many streams arrive at very high rates, the system will potentially lost many results when the CPU is saturating. Obviously the single processor will become a bottleneck, and a multi-processor provides a good choice. This paper proposes a optimization research of multi-join queries on multiprocessors. In that scenario, one of the key problems is how to arrange the streams' probe sequences. Two algorithms are presented in this paper. One is Heuristic-adjusting algorithm with the minimum spanning tree as the heuristic rules, which is suitable for the scenario that the input streams' rate are changing slowly. The other is a static-solving algorithm using the idea of greedy algorithm, which is suitable for the scenario that the input streams' rate almost unchanged. The experimental results show that all the two algorithms can achieve the goal that improving the throughput to a certain extent. Copyright © 2012 Binary Information Press.