[發(fā)明專利]并行程控

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080053025.8
• 申請日: 2010-10-26
• 公開（公告）號: CN102667648A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 拉蒙·巴斯
• 申請（專利權(quán)）人: 倍福自動(dòng)化有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G06F9/48
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 栗若木;曲鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種控制方法以及一種用于在并行操作的多個(gè)處理單元上執(zhí)行多個(gè)程序的方法。

背景技術(shù)

機(jī)器以及設(shè)備常基于可從存儲(chǔ)器編程的控制系統(tǒng)(SPS)來控制。為了此目的，微型計(jì)算器通常用以執(zhí)行檢索分別連接至該機(jī)器或設(shè)備的一些傳感器狀態(tài)的程序，并基于所確定的狀態(tài)而分別接入連接至該機(jī)器或設(shè)備的一些執(zhí)行器。復(fù)雜的機(jī)器或設(shè)備分別可包含多個(gè)傳感器以及執(zhí)行器，并對于微型計(jì)算器的性能具有高需求。

為了分別控制機(jī)器或設(shè)備，微型計(jì)算器常并行地執(zhí)行一些程序。該程序可彼此交互作用，或彼此獨(dú)立。例如，當(dāng)涉及對于傳感器的狀態(tài)改變或?qū)τ趥鞲衅鞯娜宇l率、或當(dāng)情況可能為對于輸出執(zhí)行器值的最小保證反應(yīng)時(shí)間時(shí)，不同的程序?qū)τ谖⑿陀?jì)算器有不同的需求。

上至某種程度，利用在微型計(jì)算器中計(jì)時(shí)較快的微處理器可滿足對于控制系統(tǒng)的所增加需求。然而，由于物理?xiàng)l件，這種能力增強(qiáng)不能如所想要的增加，以至于目前的微處理器主要依賴幾個(gè)并行操作的計(jì)算核心，以增加它們的能力。在過去所使用只利用一個(gè)計(jì)算核心來控制用于控制機(jī)器的數(shù)個(gè)程序的定義順序的方法幾乎不適合用于將程序分配至多個(gè)計(jì)算核心。

DE?196?48?422?C2提出利用時(shí)間片段控制而將計(jì)算核心的可用計(jì)算時(shí)間交替地分配至用于控制這種機(jī)器的有實(shí)時(shí)能力的程序以及非有實(shí)時(shí)能力的操作系統(tǒng)。所提出的時(shí)間片段控制是利用可編程定時(shí)器來控制，該可編程定時(shí)器在預(yù)定義的時(shí)間量到期之后在該計(jì)算核心中導(dǎo)致中斷(INT)。獨(dú)立于分配至該操作系統(tǒng)的計(jì)算時(shí)間，可確定分配至該操作系統(tǒng)的計(jì)算時(shí)間。

基于本發(fā)明的目的是提供一種方法以及一種系統(tǒng)，以在并行操作的多個(gè)處理單元上執(zhí)行用于控制機(jī)器的數(shù)個(gè)程序。

發(fā)明內(nèi)容

利用包含權(quán)利要求1的特征的控制方法，以及利用包含權(quán)利要求12的特征的系統(tǒng)來解決本發(fā)明的目的。在從屬權(quán)利要求中指出了本發(fā)明的有利具體實(shí)施例。

在第一具體實(shí)施例中，時(shí)間信號產(chǎn)生器被指派至并行操作的多個(gè)處理單元的每一個(gè)，當(dāng)該時(shí)間信號產(chǎn)生器到期時(shí)，在所指派的處理單元上執(zhí)行用于執(zhí)行程序的控制過程。在此上下文中，該控制方法包含下述步驟：選擇可用于在該處理單元上執(zhí)行的程序、將到期的時(shí)間信號產(chǎn)生器設(shè)定至預(yù)定義的時(shí)間持續(xù)期間、以及在該處理單元上開始所選擇的程序。

如此一來，可達(dá)成在時(shí)間信號產(chǎn)生器所控制的時(shí)間持續(xù)期間到期之后，在處理單元上分別接入控制方法，在該處理單元上被執(zhí)行的程序的改變將被控制。因此，可使用包含多個(gè)處理單元的常規(guī)微處理器，其中前提是程序只可利用控制指令而在該微處理器的其中一個(gè)處理單元上初始化，該控制指令在所述處理單元上執(zhí)行。特別是，包含多個(gè)計(jì)算核心的x86型微處理器以這種方式配置，且可有利地被使用，以執(zhí)行該控制方法。

根據(jù)常規(guī)的方法，為了利用在微處理器的第二處理單元上執(zhí)行的控制程序來控制該微處理器的第一處理單元上的程序初始化，需要許多時(shí)間以及努力，其通常需要在該第一處理單元上開始另一個(gè)控制程序以及該兩個(gè)控制程序之間的通信。由于與其涉及的同步化努力，兩個(gè)處理單元將不可用于執(zhí)行該微處理器的其它程序達(dá)相當(dāng)長的時(shí)間持續(xù)期間；因此，并非該微處理器的全部計(jì)算能力都可被使用。

可用于執(zhí)行的程序可具有實(shí)時(shí)能力，且此外，可提供非有實(shí)時(shí)能力的操作系統(tǒng)用于計(jì)算核心中的執(zhí)行。當(dāng)在相同的處理單元上連續(xù)地執(zhí)行控制方法時(shí)，可交替地選擇該有實(shí)時(shí)能力的程序以及非有實(shí)時(shí)能力的操作系統(tǒng)。

通過相應(yīng)地選擇時(shí)間信號產(chǎn)生器設(shè)定成的預(yù)定義的時(shí)間持續(xù)期間，時(shí)間的持續(xù)期間可被分別指派至所選擇的程序或操作系統(tǒng)，在這期間，處理單元可分別由該程序或操作系統(tǒng)使用。因此，一旦其已被接入，可影響接入該程序的間隔、程序用于其執(zhí)行的最大等待時(shí)間以及多少計(jì)算時(shí)間是在該程序的配置。并行于該程序的執(zhí)行，非有實(shí)時(shí)能力的操作系統(tǒng)可用于執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)工作，例如，分別輸入或輸出程序數(shù)據(jù)至硬盤或顯示器上。該操作系統(tǒng)或分別被其控制的程序可在一個(gè)或數(shù)個(gè)計(jì)算核心上并行執(zhí)行。

可在自由的界限內(nèi)無限制地設(shè)定時(shí)間的持續(xù)期間。操作系統(tǒng)以及有實(shí)時(shí)能力的程序的預(yù)定義的時(shí)間持續(xù)期間可將彼此補(bǔ)足，以產(chǎn)生指派至處理單元的周期時(shí)間。不同的處理單元可包含不同的相關(guān)周期時(shí)間。周期時(shí)間被分配至該操作系統(tǒng)以及該有實(shí)時(shí)能力的程序的比例可，例如，基于參數(shù)來修改。此參數(shù)可分別在該處理單元或微處理器的操作期間修改，以考慮到由該程控的機(jī)器的可變負(fù)載條件。