發(fā)布時(shí)間：2017-03-30 19:04

  本文關(guān)鍵詞：硬件多線程處理器的便簽存儲(chǔ)器分配策略的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：外圍設(shè)備的管理是嵌入式微處理器的主要工作負(fù)荷之一,而高效管理多路外圍設(shè)備是體現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能的標(biāo)志。硬件多線程處理器支持多中斷任務(wù)并發(fā)執(zhí)行,中斷延遲固定。同時(shí),便簽存儲(chǔ)器訪存效率高且訪存延遲確定。硬件多線程處理器和便簽存儲(chǔ)器非常適合構(gòu)建高實(shí)時(shí)系統(tǒng)。但是現(xiàn)有的便簽存儲(chǔ)器分配策略大多不適用于硬件多線程處理器,無(wú)法發(fā)揮硬件多線程處理器的高實(shí)時(shí)性優(yōu)勢(shì)。本文以縮短程序最差情況執(zhí)行時(shí)間為目標(biāo),設(shè)計(jì)了一種硬件多線程處理器的指令和數(shù)據(jù)SPM分配策略。在硬件多線程處理器中,當(dāng)多個(gè)硬件線程同時(shí)執(zhí)行時(shí),線程將相互競(jìng)爭(zhēng)執(zhí)行資源,單個(gè)線程的指令流水被不停打斷。針對(duì)這種線程間干擾問題,本文提出了一種多線程指令流靜態(tài)分析算法,能夠求解單個(gè)指令節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行時(shí)間,并據(jù)此設(shè)計(jì)了一種迭代式指令節(jié)點(diǎn)SPM分配策略。本文按照數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)訪問屬性不同將數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)分為私有數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和共享數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn),并采用整數(shù)線性規(guī)劃算法分別設(shè)計(jì)了私有數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和共享數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的SPM分配策略。與此同時(shí),本文基于硬件多線程處理器設(shè)計(jì)了一種以USB接口為標(biāo)準(zhǔn)的外圍設(shè)備管理系統(tǒng),外圍設(shè)備管理系統(tǒng)采用了一種指令SPM獨(dú)享,數(shù)據(jù)SPM虛擬共享的分區(qū)結(jié)構(gòu)。最后本文根據(jù)SPM分配方案,優(yōu)化了外圍設(shè)備管理系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文采用了軟件模擬和FPGA兩種驗(yàn)證方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在SPM資源按比例增長(zhǎng)時(shí),外圍設(shè)備管理系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間會(huì)顯著縮減。當(dāng)只有50%的SPM資源可用時(shí),外圍設(shè)備管理系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間縮短了20.3%。相比于在多核處理器SPM分配策略中運(yùn)用廣泛的Kim算法,系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間縮減量提高了兩倍。
【關(guān)鍵詞】：硬件多線程處理器 便簽存儲(chǔ)器 外圍設(shè)備管理 實(shí)時(shí)性
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP332;TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況10-13
• 1.2.1 SPM與Cache對(duì)比研究10-11
• 1.2.2 便簽存儲(chǔ)器的應(yīng)用實(shí)例11-12
• 1.2.3 追求高實(shí)時(shí)性能的便簽存儲(chǔ)器分配算法的相關(guān)研究12-13
• 1.3 課題來(lái)源與研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.3.1 課題來(lái)源13
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.4 論文組織14-17
• 第二章 硬件多線程處理器與SPM分配算法綜述17-25
• 2.1 硬件多線程處理器17-19
• 2.1.1 硬件多線程處理器整體架構(gòu)17-18
• 2.1.2 硬件多線程處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)18
• 2.1.3 硬件多線程處理器的編程模型18-19
• 2.2 SPM分配算法綜述19-24
• 2.2.1 常見的靜態(tài)SPM分配算法19-20
• 2.2.2 常見的動(dòng)態(tài)SPM分配算法20-21
• 2.2.3 高實(shí)時(shí)性的SPM分配算法21-22
• 2.2.4 多核處理器架構(gòu)上的SPM分配算法22-24
• 2.2.5 SPM分配算法總結(jié)24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 高實(shí)時(shí)性便簽存儲(chǔ)器分配算法設(shè)計(jì)25-43
• 3.1 SPM分配相關(guān)基礎(chǔ)25-27
• 3.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)25-26
• 3.1.2 程序抽象模型26-27
• 3.2 整體設(shè)計(jì)思路27-29
• 3.2.1 工作流程27-28
• 3.2.2 SPM架構(gòu)與分配算法設(shè)計(jì)要點(diǎn)28-29
• 3.3 指令節(jié)點(diǎn)的SPM分配算法29-37
• 3.3.1 無(wú)線程干擾時(shí)的SPM分配算法29-31
• 3.3.2 多線程處理器的線程干擾問題31-34
• 3.3.3 線程干擾條件下的指令節(jié)點(diǎn)SPM分配算法34-37
• 3.4 數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)SPM分配算法37-41
• 3.4.1 問題描述37-38
• 3.4.2 私有數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的ILP算法38-40
• 3.4.3 共享數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的ILP算法40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-43
• 第四章 SPM分配算法在外圍設(shè)備管理系統(tǒng)的應(yīng)用43-53
• 4.1 基于硬件多線程處理器的外圍設(shè)備管理系統(tǒng)43-48
• 4.1.1 外圍設(shè)備管理系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)43-44
• 4.1.2 USB控制器驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)44-47
• 4.1.3 USB客戶端驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)47-48
• 4.2 外圍設(shè)備管理系統(tǒng)的SPM分配方案48-52
• 4.2.1 指令節(jié)點(diǎn)的SPM分配方案48-51
• 4.2.2 數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的SPM分配方案51-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第五章 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析53-59
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方案53-55
• 5.1.1 基于Bound_t平臺(tái)的WCET靜態(tài)分析53-55
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-57
• 5.2.1 WCET測(cè)試集55-57
• 5.2.2 外圍設(shè)備管理系統(tǒng)57
• 5.3 本章小結(jié)57-59
• 第六章 總結(jié)與展望59-61
• 6.1 總結(jié)59-60
• 6.2 展望60-61
• 致謝61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 浦漢來(lái);SoC存儲(chǔ)子系統(tǒng)系統(tǒng)級(jí)性能優(yōu)化技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：硬件多線程處理器的便簽存儲(chǔ)器分配策略的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：277824