面向嵌入式异构多核体系的软硬件协同任务调度方法【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）面向嵌入式异构多核体系的软硬件协同任务调度方法密级:洳多:虫哮硕士学位论文⑧论文题目作者姓名黄拯塞旌壹拴副教援、学科专业过簋扭丕统结捡浙江人学硕学位论文摘要半导体技术的开展使得基于核的系统在嵌入式领域得到了广泛应用。其中主从关系架构的异构多核系统,是拥有用于任务控制的通用处理器核和面向应用定制的专用处理器核。异构多核嵌入式系统上的操作系统,一般运行在通用处理核上,而计算量大的局部运行在专用处理器核上。现有软件系统对异构多核的支持,主要是用驱动程序,或一组系统调用把辅助核抽象成可以被应用程序直接使用的接口,应用程序一般直接编程以使用辅助核。这种方法在系统中运行单个应用程序的时候能获得很好的效果,并不适用于多个应用程序同时运行的情况。本文认为可以从软硬件协同的角度,探索在该体系下的操作系统任务调度方法,调度系统的局部功能由硬件协同完成。本文将辅助核任务分成预处理,任务运行以及后续处理三个阶段。预处理阶段生成辅助核可以运行的执行环境,包括代码和数据;任务运行阶段那么是任务在辅助核上的运行过程;后续处理那么是任务运行完成的后续处理工作。第二阶段运行在辅助核上,而预处理和后续处理阶段运行在主核进程上,管理着辅助核任务的创立和销毁,由操作系统的调度器进行调度.本文设计的硬件调度器完成第二阶段辅助核任务的调度管理。这是一个支持先来先效劳和动态优先级两种调度策略的核,可以按不同的调度策略调度辅助核任务在辅助核上运行。通过本文设计的软硬件协同任务调度方法,测试可知辅助核计算任务吞吐量提高了.%,用于辅助核任务调度的时间减少了.%。总之,本文设计的软硬件协同任务调度方法,通过设计硬件调度器,配合软件层面的操作系统调度系统,可以灵活而高效地支持异构多核的体系中的任务调度管理。关键词多核,异构,操作系统,编程模型,软硬件协同,调度浙江大学硕上学位论文锄./..砖.、Ⅳ.伽..?....砖盯、,∞嬲..%..%...,,浙江人学硕士学位论文图目录图目录图.微架构的整体框架图,引用自『..图.应用程序的执行模式】图.软硬件协同调度模型?。图.嵌入式异构多核体系设计图?..图.结构图图.中的硬件调度器。?图硬件调度器的模块设计?图.新任务添加到硬件调度器任务队列的流程??..图.任务调度控制过程?图.任务的后期处理过程图.操作系统支持模型图.程序的编程模型【】图孓.应用程序的执行流程图.开发板外观?图系统在中的整体设计图图.单个应用程序基于传统调度和硬件调度运行效果比拟??..图.高优先级应用程序基于传统调度和硬件调度的运行时间比拟图.两个应用程序基于传统调度和硬件调度同时运行的时间比拟图不同调度方法下单个应用程序中任务时间比照.图不同调度方法下不同数量应用程序任务时间的比照?.表目录浙江大学硕士学位论文表目录表.任务控制模块格式?表存储控制原语的格式?。表?控制原语的格式表.系统的内存映射分配表表用于测试应用程序列表。表测试分组和测试结果汇总??。表单个应用程序基于传统调度和硬件调度运行效果比拟??..表高优先级应用程序基于传统调度和硬件调度的运行时『比拟??..表.两个应用程序基于传统调度和硬件调度同时运行的时问比拟??..表.不同调度方法下单个应用程序中任务时『日比照..表.不同调度方法下不同数量应用程序任务时问的比照?..浙江大学硕士攀位论文辅章绪论第章绪论。嵌入式舜构多核体系概述半导体以及相应的集成电路制造工艺的迅猛开展,集成在芯片上的晶体管的密度不断的提高。使得越来越多的元件都可以集成刹一块单一的芯片上。但是芯片出于菇体镑数量增加两发热爨越来越大,晶体管躺电流泄露阔题也隧乏越来越严重。薅蓑菇棼管鼗量熬趱鸯鬟,务秘冬群鹣竣谤皴本震寒提秀瓣谤算性能,但怒,晶体管数耳增加一德,所得到提升的谯能却只有原来的%【】.处理器的设计农工艺设计和性能提升上都面临着巨大勺挑战,而多核成为了解决这些问题的一种途径『。嵌入式系统往往是针对特定艨用设计豹专门的系统,楣比通用计籀机,在系统熬设诗秘突袭上罄较荛楚攀,褒半导钵技本藏熬瓣今关,在萃令苍麓童把各羲不同蘑途豹功能模块整合在一起,不毽可戳撵拜模块闻的逶信速度,掇舞系统往能,而且还以减少芯片的面积,从而也降低芯片的能耗【.很多的专用于图像计算,数字信号处理的应用中,为了突破单个处理核速度的限制,都有浆用单芯片多核心的设计方法【】】。有着越※越多豹嚣囱特定纛髑豹系统采用硬纷多核豹方式来提升臻统豹谤算能力