目前,嵌入式系統(tǒng)正向分布式方向發(fā)展。同時,隨著多核技術(shù)的發(fā)展,以多核處理器構(gòu)成單節(jié)點的多嵌入式系統(tǒng)逐漸成為嵌入式并行計算發(fā)展的一個新趨勢。高效可行的多嵌入式系統(tǒng),需要有軟件系統(tǒng)對多嵌入式系統(tǒng)進行有效管理。多核多嵌入式系統(tǒng)管理除了要考慮對多節(jié)點的管理,還要考慮節(jié)點內(nèi)部的管理,以充分利用多核,提高系統(tǒng)資源利用率。本文針對部署于多嵌入式系統(tǒng)的基于組件的流水線并行計算場景,重點對多核多嵌入式系統(tǒng)管理中間件技術(shù)展開研究。以組件為基本對象,本文研究工作主要分為以下四個方面:1)對組件開發(fā)的管理。設(shè)計了一種“容器化”組件模型,完成組件配置接口、基于VSIPL的數(shù)據(jù)劃分接口、基于VSIPL的算法構(gòu)件庫設(shè)計,最大程度規(guī)范化組件開發(fā)流程。2)對組件多核利用的管理。實現(xiàn)了一種基于VxWorks操作系統(tǒng)的多核并行編程模型,由任務(wù)池、環(huán)形隊列、任務(wù)調(diào)度器、任務(wù)執(zhí)行器相互協(xié)作形成并行計算子任務(wù)管理機制。3)對多組件連接的管理。完成了基于UDP廣播的發(fā)布訂閱式多組件連接管理模型設(shè)計,使得組件連接關(guān)系改變時,采用此模型能最小化修改組件層代碼。4)對多組件運行時的管理。提出“管理組件”“本地代理管理組件”+“計算組件守... 

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多核處理器與多嵌入式系統(tǒng)
        1.2.2 多核并行編程
        1.2.3 多嵌入式系統(tǒng)管理
    1.3 主要研究內(nèi)容
        1.3.1 對嵌入式組件開發(fā)的管理
        1.3.2 對組件內(nèi)部多核利用的管理
        1.3.3 對多組件連接的管理
        1.3.4 對多組件運行時管理
    1.4 論文架構(gòu)
    1.5 本章小結(jié)
2 嵌入式并行計算技術(shù)研究
    2.1 并行計算編程模型
        2.1.1 MPI
        2.1.2 MPI+OpenMP
        2.1.3 Map/Reduce
        2.1.4 并行編程模型在嵌入式平臺的可行性探究
    2.2 并行計算矢量庫
        2.2.1 VSIPL
        2.2.2 VSIPL++
        2.2.3 PVL
        2.2.4 Intel MKL/IPP
    2.3 基于組件的并行計算框架
        2.3.1 層次化軟件框架
        2.3.2 發(fā)布者/訂閱者模式
    2.4 本章小結(jié)
3 多核多嵌入式系統(tǒng)并行計算管理框架總體設(shè)計
    3.1 設(shè)計背景
        3.1.1 應(yīng)用場景
        3.1.2 系統(tǒng)平臺
    3.2 “容器化”組件設(shè)計
        3.2.1 “容器化”組件模板
        3.2.2 算法構(gòu)件庫設(shè)計
        3.2.3 組件數(shù)據(jù)劃分
    3.3 組件內(nèi)部多核利用管理
        3.3.1 多核并行編程模型
        3.3.2 并行計算子任務(wù)管理機制設(shè)計
    3.4 多組件連接管理
        3.4.1 發(fā)布訂閱“管道”連接
        3.4.2 連接管理模型
        3.4.3 連接建立層
        3.4.4 連接管理層
    3.5 多組件運行時管理
        3.5.1 整體框架
        3.5.2 系統(tǒng)監(jiān)控
        3.5.3 動態(tài)部署與負載均衡
    3.6 本章小結(jié)
4 管理中間件的軟件實現(xiàn)
    4.1 “容器化”組件實現(xiàn)
        4.1.1 “容器化”組件模板
        4.1.2 基于VSIPL的算法構(gòu)件庫
        4.1.3 基于VSIPL的組件數(shù)據(jù)劃分
    4.2 基于VxWorks的多核并行編程模型
        4.2.1 模型組成與接口
        4.2.2 并行計算子任務(wù)管理機制
        4.2.3 任務(wù)池實現(xiàn)
        4.2.4 組件申請隊列實現(xiàn)
        4.2.5 任務(wù)調(diào)度器實現(xiàn)
        4.2.6 任務(wù)執(zhí)行器實現(xiàn)
        4.2.7 多任務(wù)管理與同步
    4.3 發(fā)布訂閱式多組件連接管理
        4.3.1 基于UDP廣播的發(fā)布訂閱
        4.3.2 同步與UDP可靠性保證
        4.3.3 發(fā)布訂閱式多組件連接管理流程
    4.4 多組件運行時管理
        4.4.1 三級主從式管理架構(gòu)
        4.4.2 CPU使用率實時監(jiān)控
        4.4.3 動態(tài)部署與負載均衡實現(xiàn)
    4.5 本章小結(jié)
5 管理框架實驗測試
    5.1 測試環(huán)境
    5.2 “容器化”組件實驗測試
        5.2.1 算法構(gòu)件庫實驗測試
        5.2.2 實驗結(jié)果分析
    5.3 多核并行編程模型實驗測試
        5.3.1 負載均衡實驗
        5.3.2 實驗結(jié)果分析
    5.4 基于Vxworks的并行計算管理機制測試
        5.4.1 并行計算管理機制功能測試
        5.4.2 并行計算管理機制開銷測試
    5.5 多組件連接管理實驗測試
        5.5.1 節(jié)點內(nèi)組件“管道”連接測試
        5.5.2 節(jié)點間組件“管道”連接測試
    5.6 多組件管理實驗測試
        5.6.1 系統(tǒng)監(jiān)控實驗測試
        5.6.2 負載均衡實驗測試
        5.6.3 模式切換實驗測試
    5.7 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
作者簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]嵌入式多核DSP并行編程模型的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 楊瑞婕.西安電子科技大學 2015
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[5]基于OpenMP的多核多線程負載均衡調(diào)度策略研究[D]. 李滋田.西安工業(yè)大學 2014
[6]一種平臺無關(guān)的并行編程模型的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 李婷.中國科學技術(shù)大學 2014
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本文編號：3729640