發(fā)布時間：2017-08-30 21:11

  本文關(guān)鍵詞：嵌入式多核處理器核間通信方法的設(shè)計與實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 同構(gòu)/異構(gòu)多核處理器 核間通信 消息隊列 共享內(nèi)存 延遲及傳輸率

【摘要】：隨著半導體制造工藝的不斷進步及單核處理器暴露出來的許多局限,多核處理器成為應用需求和技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。多核處理器的出現(xiàn),隨之帶來了一些問題,其中的核間通信技術(shù)就是當今計算機體系結(jié)構(gòu)中研究的熱點問題。一方面,各大廠商相繼紛紛提出了不同的多核處理器核間的通信標準實現(xiàn),如何針對不同嵌入式平臺選擇合理的核間通信方案顯得非常重要。另一方面,現(xiàn)有多核通信實現(xiàn)往往與硬件平臺相關(guān),存在移植性差等問題。本文針對上述問題,在規(guī)范多核通信庫MCAPI標準的基礎(chǔ)上,設(shè)計并實現(xiàn)了一套簡單、可行、可移植到嵌入式平臺的多核通信方法。該多核通信庫主要是針對處理器核間的通信,相比于其他現(xiàn)有成熟的多核通信庫如MPI等,通信延遲和內(nèi)存占用更低,是更輕量級API實現(xiàn)。本文在設(shè)計實現(xiàn)過程中,首先,提出標準OpenMCAPI現(xiàn)存的移植性差、硬件平臺特定等問題,對規(guī)范庫內(nèi)部使用的消息中斷機制MSGRs進行詳細分析;隨后,提出了一套脫離實際硬件平臺約束、使用不同通信機制作為底層通信方法的多核通信庫的API函數(shù)集。該多核通信庫在架構(gòu)設(shè)計上可以分為應用層、核心層及移植層,層次化的架構(gòu)設(shè)計使得庫的代碼實現(xiàn)更加清晰、便于維護。此外,多核通信庫代碼實現(xiàn)中封裝了針對同構(gòu)多核處理器平臺與異構(gòu)多核處理器平臺的底層通信機制,如消息隊列、共享內(nèi)存結(jié)合域套接字、中斷等,使得API上層接口與底層分離,實現(xiàn)了代碼的結(jié)構(gòu)化與模塊化。本文在對自定義實現(xiàn)的嵌入式多核通信方法測試的過程中,分別進行功能和性能方面的測試。首先,針對雙核X86 PC平臺及四個ARM核的KeystoneII平臺,對實現(xiàn)的面向無連接的message通信方式和面向連接的packet通信方式,從時間延遲和數(shù)據(jù)傳輸率兩方面對核間通信進行測試,最后,與現(xiàn)有標準OpenMCAPI及其他APIs進行對比,實驗結(jié)果顯示,本文實現(xiàn)的多核通信庫不僅能實現(xiàn)各種嵌入式平臺下各核之間的通信,而且在性能上較標準OpenMCAPI也有一定的優(yōu)勢。本文實現(xiàn)的一套API函數(shù)集為后續(xù)軟件開發(fā)人員進行多核通信提供了便捷的函數(shù)調(diào)用接口,有重要的應用價值。
【關(guān)鍵詞】：同構(gòu)/異構(gòu)多核處理器 核間通信 消息隊列 共享內(nèi)存 延遲及傳輸率
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP332
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-16
• 第一章 緒論16-20
• 1.1 多核處理器架構(gòu)平臺的發(fā)展16-17
• 1.2 選題的背景與意義17-18
• 1.3 本文的研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-20
• 第二章 多核處理器核間通信方法20-32
• 2.1 核間通信的典型方法20-21
• 2.1.1 POSIX20
• 2.1.2 MPI20-21
• 2.1.3 D-Bus及LINX21
• 2.2 標準MCAPI21-26
• 2.2.1 系統(tǒng)模塊架構(gòu)21-22
• 2.2.2 域、節(jié)點和端點22-23
• 2.2.3 通信類型23-26
• 2.3 MCAPI的實現(xiàn)現(xiàn)狀26-28
• 2.3.1 開源OpenMCAPI實現(xiàn)26
• 2.3.2 XMCAPI的實現(xiàn)26-27
• 2.3.3 FUNCAPI的實現(xiàn)27-28
• 2.3.4 Kactus2的實現(xiàn)28
• 2.4 現(xiàn)有核間通信實現(xiàn)存在的問題28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-32
• 第三章 嵌入式多核處理器核間通信方法的系統(tǒng)設(shè)計32-56
• 3.1 基于多核通信方法現(xiàn)存問題的分析32-35
• 3.2 多核處理器核間通信架構(gòu)35-37
• 3.3 多核處理器核間通信方法總體設(shè)計37-47
• 3.3.1 應用層38-42
• 3.3.2 核心層42-45
• 3.3.3 移植層45-47
• 3.4 同構(gòu)多核處理器的核間通信機制設(shè)計47-50
• 3.4.1 消息隊列47-48
• 3.4.2 共享內(nèi)存48-50
• 3.5 異構(gòu)多核處理器的核間通信機制設(shè)計50-54
• 3.5.1 中斷結(jié)合共享內(nèi)存50-52
• 3.5.2 AXI總線52-54
• 3.6 本章小結(jié)54-56
• 第四章 嵌入式多核處理器核間通信方法的系統(tǒng)實現(xiàn)56-72
• 4.1 多核處理器核間通信方法的實現(xiàn)范圍56-57
• 4.2 多核處理器核間通信方法的架構(gòu)實現(xiàn)57-61
• 4.2.1 不同通信類型的實現(xiàn)57-60
• 4.2.2 核間通信拓撲的構(gòu)建60-61
• 4.3 多核處理器核間通信方法的總體實現(xiàn)61-70
• 4.3.1 實現(xiàn)總體模塊61-63
• 4.3.2 核間通信過程63-69
• 4.3.3 實現(xiàn)特點69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第五章 嵌入式多核處理器核間通信方法的性能評估72-82
• 5.1 測試平臺及方法介紹72-75
• 5.2 PC平臺下多核通信庫測試75-77
• 5.2.1 消息隊列機制下性能測試75-76
• 5.2.2 共享內(nèi)存機制下性能測試76-77
• 5.3 KeystoneⅡ平臺下多核通信庫測試77-79
• 5.3.1 消息隊列機制下性能測試77-78
• 5.3.2 共享內(nèi)存機制下性能測試78-79
• 5.3.3 與PC平臺的比較79
• 5.4 與開源庫實現(xiàn)性能比較79-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 本文總結(jié)82
• 6.2 未來研究及發(fā)展方向82-84
• 參考文獻84-88
• 致謝88-90
• 作者簡介90-92

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 黃國睿;張平;魏廣博;;多核處理器的關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J];計算機工程與設(shè)計;2009年10期

2 張國杰;張毅;;多核多線程處理器XLR732的多核間通信[J];重慶工學院學報(自然科學版);2008年10期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 楊國芳;多核處理器核間通信技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

2 謝子光;多核處理器核間通信技術(shù)研究[D];電子科技大學;2009年

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本文編號：761482