本文關(guān)鍵詞：多核協(xié)同計(jì)算平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代處理器架構(gòu)的關(guān)注重點(diǎn)已經(jīng)從增加時(shí)鐘速度轉(zhuǎn)移到增加處理器核的數(shù)量,多核處理器已逐漸取代單核處理器,成為提高處理器性能的主要途徑。從處理器核的結(jié)構(gòu)來(lái)看,多核處理器分為同構(gòu)多核和異構(gòu)多核處理器。同構(gòu)多核處理器即芯片中的多個(gè)內(nèi)核完全相同,地位對(duì)等,可以認(rèn)為是SMP架構(gòu)的芯片化。異構(gòu)多核處理器即芯片中的多個(gè)內(nèi)核不完全相同,地位不對(duì)等。由于異構(gòu)多核內(nèi)部采用多種功能不同的內(nèi)核,各個(gè)內(nèi)核可以完成自己擅長(zhǎng)的任務(wù)以提高整個(gè)系統(tǒng)的性能,同時(shí)滿足嵌入式應(yīng)用在芯片面積、計(jì)算性能和功耗等多方面的需求,從而被大量應(yīng)用于嵌入式計(jì)算領(lǐng)域。如何充分利用多核優(yōu)勢(shì)協(xié)同完成特定的任務(wù)成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的單核平臺(tái)不同,多核平臺(tái)可能在不同的處理器核上運(yùn)行不同的操作系統(tǒng),需要不同的編譯器以及不同的編程模式,這就為多核間的軟件接口和信息交互帶來(lái)了困難。本文在調(diào)研了多個(gè)多核協(xié)同計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)上,針對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)應(yīng)用,在PB11MPCore同構(gòu)四核開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)多核協(xié)同計(jì)算平臺(tái)DualOSCCP。為了便于系統(tǒng)移植,DualOSCCP采用異構(gòu)多核平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想,將PB11MPCore當(dāng)做異構(gòu)多核平臺(tái),即將CPU0與其余三核CPU1-3看作不同的處理器核,構(gòu)建了一個(gè)雙操作系統(tǒng)異構(gòu)環(huán)境,CPU0運(yùn)行的是ARM Linux,其他三核以SMP方式運(yùn)行aCoral。aCoral是一個(gè)輕量級(jí)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),執(zhí)行效率高,能保證任務(wù)實(shí)時(shí)完成。Linux和aCoral使用不同的編譯器編譯,在兩個(gè)不同操作系統(tǒng)上運(yùn)行的程序需要分別編寫并編譯,增強(qiáng)了DualOSCCP在異構(gòu)核上的可移植性,比如在ARM+DSP異構(gòu)平臺(tái),ARM和DSP使用不同的編譯器,將aCoral移植到DSP里面后,DualOSCCP也能輕易移植到該平臺(tái)。對(duì)于不同類型的任務(wù),DualOSCCP可以有選擇地將其分配在不同操作系統(tǒng)上運(yùn)行,比如單個(gè)IO型任務(wù)可選擇在Linux上執(zhí)行,而對(duì)于多個(gè)實(shí)時(shí)性要求較高的計(jì)算型任務(wù)可選擇在aCoral上并行執(zhí)行,這樣能使系統(tǒng)的整體性能得到較大提升。
【關(guān)鍵詞】：嵌入式 多核 協(xié)同計(jì)算 雙操作系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP332
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 研究背景11-13
• 1.1.1 多核技術(shù)11-12
• 1.1.2 多核協(xié)同計(jì)算12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-21
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀13
• 1.2.1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.1.3 異構(gòu)混合平臺(tái)研究14-15
• 1.2.2 典型的異構(gòu)多核處理器平臺(tái)15-20
• 1.2.3 多核協(xié)同計(jì)算帶來(lái)的挑戰(zhàn)20-21
• 1.3 研究與實(shí)現(xiàn)的意義21
• 1.4 論文的主要工作21-22
• 1.5 論文的組織結(jié)構(gòu)22-23
• 第二章 DualOSCCP總體設(shè)計(jì)23-30
• 2.1 硬件環(huán)境23-25
• 2.1.1 PB11MPCore開發(fā)板23-24
• 2.1.2 ARM11MPCore處理器24-25
• 2.2 軟件設(shè)計(jì)25-28
• 2.2.1 ARM Linux和aCoral25-26
• 2.2.2 DualOSCCP的設(shè)計(jì)目標(biāo)26-27
• 2.2.3 DualOSCCP的總體架構(gòu)27-28
• 2.3 平臺(tái)特色28-29
• 2.3.1 雙操作系統(tǒng)28
• 2.3.2 實(shí)時(shí)性28-29
• 2.3.3 可移植性29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 雙操作系統(tǒng)的移植與啟動(dòng)30-58
• 3.1 開發(fā)環(huán)境的搭建30-34
• 3.1.1 交叉編譯環(huán)境30-32
• 3.1.2 Minicom配置32
• 3.1.3 NFS文件系統(tǒng)32-33
• 3.1.4 TFTP服務(wù)器33-34
• 3.1.5 開發(fā)板的調(diào)試器配置34
• 3.2 面臨的困難34-39
• 3.2.1 地址空間分配35
• 3.2.2 資源分配和中斷綁定35-36
• 3.2.3 共享內(nèi)存36-37
• 3.2.4 核間中斷37-38
• 3.2.5 任務(wù)調(diào)度與負(fù)載均衡38-39
• 3.3 移植ARM Linux39-42
• 3.3.1 未經(jīng)修改的ARM Linux啟動(dòng)流程39-41
• 3.3.2 改造ARM Linux41-42
• 3.4 移植aCoral42-46
• 3.4.1 未經(jīng)修改的aCoral啟動(dòng)流程43
• 3.4.2 改造aCoral43-46
• 3.4.2.1 修改啟動(dòng)部分43-44
• 3.4.2.2 修改時(shí)鐘44-45
• 3.4.2.3 修改多核調(diào)度部分45
• 3.4.2.4 修改激活部分45-46
• 3.5 驅(qū)動(dòng)模塊acoral_link46-54
• 3.5.1 字符設(shè)備46-49
• 3.5.2 加載aCoral鏡像49-50
• 3.5.3 激活從核運(yùn)行50
• 3.5.4 初始化共享內(nèi)存50-51
• 3.5.5 多任務(wù)并發(fā)控制51-54
• 3.6 啟動(dòng)雙操作系統(tǒng)54-57
• 3.6.1 啟動(dòng)Linux55
• 3.6.2 加載aCoral_link55-56
• 3.6.3 啟動(dòng)aCoral56-57
• 3.7 本章小結(jié)57-58
• 第四章 DualOSCCP多核協(xié)同計(jì)算58-63
• 4.1 平臺(tái)針對(duì)特定應(yīng)用58
• 4.2 應(yīng)用程序開發(fā)模型58-60
• 4.3 應(yīng)用程序執(zhí)行流程60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第五章 測(cè)試與分析63-70
• 5.1 測(cè)試環(huán)境63
• 5.2 功能測(cè)試63-66
• 5.2.1 DualOSCCP啟動(dòng)并運(yùn)行63-64
• 5.2.2 Linux上單獨(dú)運(yùn)行應(yīng)用程序64
• 5.2.3 DualOSCCP多核協(xié)同計(jì)算64-65
• 5.2.4 多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行65-66
• 5.3 性能測(cè)試66-69
• 5.3.1 對(duì)DualOSCCP自身性能測(cè)試66-67
• 5.3.1.1 DualOSCCP啟動(dòng)時(shí)間66-67
• 5.3.1.2 雙系統(tǒng)間通信開銷67
• 5.3.2 對(duì)比測(cè)試67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 全文總結(jié)與展望70-72
• 6.1 全文總結(jié)70
• 6.2 后續(xù)工作展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果77-78

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：394054