[發明專利]一種基于時間自動機的軟硬件最優劃分的可視化方法

有效

• 申請號: 201410350399.6
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104156269B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 陳銘松;黃賽杰;蒲戈光
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙)31257
• 代理人: 董紅曼

技術領域

本發明涉及嵌入式系統，尤其涉及一種基于時間自動機的軟硬件最優劃分的可視化方法。

背景技術

嵌入式系統是軟件和硬件一體化的系統。系統中的功能模塊既可由硬件完成，也可由軟件來實現。軟硬件分配策略需要權衡時間、性能和模塊間約束等因素。通過分析軟/硬件組合情況決定單個模塊由硬件或軟件實現，這個過程被稱為嵌入式系統軟/硬件協同劃分。目前嵌入式系統軟/硬件協同劃分技術還不成熟，而嵌入式系統結構日益復雜，開發時間要求日益緊迫，使得軟/硬件協同綜合問題成為嵌入式設計的關鍵問題之一。

現有的嵌入式系統軟/硬件協同劃分主要存在兩方面缺陷：

1)在傳統的嵌入式設計方法中，劃分軟件和硬件的工作是由設計者手工完成的，劃分結果的好壞依賴于設計者的經驗且效率低下，在系統設計開發過程中變得日益突出。

2)設計一個嵌入式系統不僅要考慮單個模塊的性能參數，還要考慮因模塊間的依賴關系導致的資源約束。許多協同方法只考慮有限個性能參數，因此需要一種即可評估多種性能參數同時考慮模塊依賴關系的協同劃分方法。

發明內容

本發明提出了一種基于時間自動機的軟硬件最優劃分的可視化方法，包括以下步驟：

工作流建模步驟：利用圖形建模框架創建多個模塊，根據各模塊的偏序關系繪制工作流模型；

時間自動機模型設計步驟：為每個所述模塊設計時間自動機，構建所述工作流模型的時間自動機模型；

資源管理步驟：通過仿真執行所述時間自動機模型，獲得單次資源分配策略下執行所述工作流模型的消耗時間；

最優化劃分實現與反饋步驟：根據所述消耗時間獲取軟件與硬件消耗時間最優的最優資源分配策略，同時在所述圖形建模框架中可視化地顯示所述最優資源分配策略下的軟硬件分配。

本發明提出的所述基于時間自動機的軟硬件最優劃分的可視化方法中，所述時間自動機模型中的節點為單個模塊內部預設的工作狀態和所述工作狀態的遷移行為，所述工作狀態包括等待、硬件執行、軟件執行和結束。

本發明提出的所述基于時間自動機的軟硬件最優劃分的可視化方法中，所述時間自動機模型進一步根據所述工作流模型獲得所述工作狀態遷移行為的觸發條件和資源約束條件。

本發明提出的所述基于時間自動機的軟硬件最優劃分的可視化方法中，通過利用所述圖形建模框架中的檢驗工具進行設計空間搜索和仿真對所述消耗時間進行排序，得到整體消耗時間最短的軟硬件分配作為最優資源分配策略。

本發明的有益效果是：可以高效地獲得軟硬件資源分配的最優解，并且為用戶提供交互式工作流建模方法，簡化工作流建模，輸出直觀解決方案，可使軟硬件協同工程盡快部署并實施。

附圖說明

圖1是本發明的基于時間自動機的軟硬件最優劃分方法的流程圖。

圖2是本發明一實施方式的工作流模型例子示例圖

圖3是本發明一實施方式的時間自動機例子示例圖。

具體實施方式

結合以下具體實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明。實施本發明的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本發明沒有特別限制內容。

本發明基于時間自動機的軟硬件最優劃分方法是利用圖形建模框架(Graphic Modeling Framework，GMF)實現工作流交互式設計界面，該界面允許用戶進行工作流的建模與模塊參數的輸入，該圖形建模框架通過分析各模塊的依賴關系和消耗時間獲得最優資源分配策略，并實時可視化地顯示最優資源分配策略下的軟硬件分配。圖1是根據本發明基于時間自動機的軟硬件最優劃分的可視化方法的流程圖，其中包括：工作流建模步驟S1、時間自動機模型設計步驟S2、資源管理步驟S3和最優化劃分實現與反饋步驟S4。以下對于每個步驟進行詳細說明。

工作流建模步驟S1中，用戶根據模塊設計構思，在嵌入式系統提供的圖形建模框架上交互式地繪制工作流模型。工作流模型中包括模塊、約束等元素，各個元素由圖形建模框架提供。同時，在該交互式界面的每個模塊上為用戶提供模塊數據錄入接口，用戶輸入的數據包括軟件和硬件的執行時間、硬件資源數目等，用作最優劃分的依據。圖2顯示的是實施例中工作流模型的示意圖，其描述的是股票交易系統中各個交易進程模塊和整體工作流程。每個模塊擁有已知的需要在硬件和軟件上分別執行所需的時間，以及給予分配的硬件資源數目。