本文選題：多核ARM + Xenomai�。� 參考：《中國科學院大學(中國科學院沈陽計算技術研究所)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著裝備制造領域工藝技術的發(fā)展和市場競爭的加劇,傳統(tǒng)意義上的機床越來越不能滿足人們對產品加工效率和精度的要求,數控機床的出現極大的提高了工業(yè)制造業(yè)的生產力。為了滿足高端產品部件對加工精度和生產效率的要求,提高系統(tǒng)性能,需要進一步提高數控系統(tǒng)的任務調度的實時性,這就對數控系統(tǒng)的任務調度策略提出了更高的要求。同時隨著數控系統(tǒng)的不斷發(fā)展,加工工件的復雜度的升高,需要針對數控系統(tǒng)的特點對各個任務的特性做出相應的判斷和處理,對任務調度的穩(wěn)定性的要求也不斷提升,這都對目前普遍使用的單核處理器系統(tǒng)提出了巨大的挑戰(zhàn),將多核處理器應用于數控系統(tǒng)具有重要的研究價值和現實意義。本文基于同構的四核ARM處理器平臺,研究數控系統(tǒng)任務調度算法和任務調度系統(tǒng)。本文簡要介紹了數控系統(tǒng)概念和發(fā)展歷程,并對多核處理器進行了概述;對Linux操作系統(tǒng)進行了分析,重點研究了Linux在實時性上的局限,提出了優(yōu)化Linux實時性的可行方案;對Xenomai系統(tǒng)進行了深入分析,借鑒和優(yōu)化了實時性機制,改進了數控系統(tǒng)的調度策略;針對多核調度算法,對基于表的靜態(tài)調度算法進行分析,在此基礎之上提出THCPFD調度算法以適應數控任務系統(tǒng);針對單核調度算法,以減小運動控制模塊的插補周期延遲為目標對RM算法進行了改進,并提出新的調度算法IRM;基于兩種改進的調度算法,設計數控系統(tǒng)的任務調度框架,分別應用于數控系統(tǒng)。在添加了Xenomai實時內核的Linux系統(tǒng)環(huán)境下,對新的數控任務調度系統(tǒng)進行實時性的測試和分析,實驗結果表明,改進的調度算法和任務調度系統(tǒng)有效地改善了數控系統(tǒng)的實時性。
[Abstract]:With the development of technology and market competition in the field of equipment manufacturing, the traditional machine tools can not meet the requirements of product processing efficiency and precision. The emergence of numerical control machine tools greatly improves the productivity of the industrial manufacturing industry. In order to meet the requirements of machining precision and production efficiency of high-end products and improve the performance of the system, it is necessary to further improve the real-time performance of the task scheduling of CNC system, which puts forward a higher request to the task scheduling strategy of CNC system. At the same time, with the development of NC system and the increasing complexity of machining workpiece, it is necessary to judge and deal with the characteristics of each task according to the characteristics of CNC system, and the requirement of task scheduling stability is also increasing. All of these put forward a great challenge to the single-core processor system which is widely used at present. It has important research value and practical significance to apply multi-core processor to numerical control system. In this paper, the task scheduling algorithm and task scheduling system of CNC system are studied based on the isomorphic four-core ARM processor platform. This paper briefly introduces the concept and development of NC system, summarizes the multi-core processor, analyzes the Linux operating system, focuses on the limitation of Linux in real-time, and puts forward a feasible scheme to optimize the real-time performance of Linux. The Xenomai system is deeply analyzed, the real-time mechanism is optimized and the scheduling strategy of NC system is improved, and the static scheduling algorithm based on table is analyzed for multi-core scheduling algorithm. On this basis, THCPFD scheduling algorithm is proposed to adapt to NC task system, and the RM algorithm is improved to reduce the interpolation period delay of motion control module for single core scheduling algorithm. A new scheduling algorithm IRM is proposed and a task scheduling framework is designed based on two improved scheduling algorithms which are applied to NC system respectively. The real-time performance of the new NC task scheduling system is tested and analyzed under the Linux system environment with Xenomai real-time kernel. The experimental results show that the improved scheduling algorithm and the task scheduling system can effectively improve the real-time performance of the NC system.
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院沈陽計算技術研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG659;TP301.6

【參考文獻】

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本文編號：1967968