[發(fā)明專利]一種基于硬件保護(hù)的多核并行系統(tǒng)處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710495308.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107357666B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李申;劉從新;江磊;龍欣榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安微電子技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G06F9/54
• 分類號(hào): G06F9/54;G06F15/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種基于硬件保護(hù)的多核并行系統(tǒng)處理方法，其特征在于，采用基于KeyStone架構(gòu)的多核DSP處理器，將所述多核DSP處理器劃分為主核和從核，主核和從核均運(yùn)行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，主核上運(yùn)行主控核操作系統(tǒng)，從核上運(yùn)行加速核操作系統(tǒng)，主控核操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制，加速核操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)計(jì)算，主控核操作系統(tǒng)初始化核外共享設(shè)備和核內(nèi)獨(dú)占設(shè)備，加速核操作系統(tǒng)初始化核內(nèi)獨(dú)占設(shè)備，主控核操作系統(tǒng)和加速核操作系統(tǒng)共同完成高可靠功能的初始化，包括以下步驟：

S1、在主控核操作系統(tǒng)中編寫日志任務(wù)；

S2、在各核操作系統(tǒng)中編寫高優(yōu)先級(jí)后臺(tái)任務(wù)；

S3、在各核操作系統(tǒng)中編寫異常服務(wù)程序；

S4、編寫周期定時(shí)器中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中對(duì)二級(jí)緩存L2進(jìn)行刷新，使能多核共享內(nèi)存的自動(dòng)刷新功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)多核共享內(nèi)存比特位的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)；

S5、確定需要捕捉的異常事件號(hào)，并將事件號(hào)關(guān)聯(lián)到不可屏蔽中斷，使能異常檢查，完成異常檢查的配置；

S6、編寫從核上的計(jì)算應(yīng)用任務(wù)，并將從核計(jì)算應(yīng)用任務(wù)的運(yùn)行時(shí)棧部署到各核對(duì)應(yīng)的多核共享內(nèi)存中；

S7、編譯鏈接后確定各個(gè)程序段和區(qū)域的長(zhǎng)度范圍、訪問(wèn)主體和讀-寫-執(zhí)行屬性；

S8、將具有相同訪問(wèn)主體和讀-寫-執(zhí)行屬性的程序段和區(qū)域通過(guò)鏈接腳本文件連續(xù)排列，不同訪問(wèn)主體和讀-寫-執(zhí)行屬性的程序段和區(qū)域之間按內(nèi)存保護(hù)粒度對(duì)齊排列，各個(gè)程序段和區(qū)域加載到二級(jí)緩存L2中，本核上的程序段和區(qū)域按讀-寫-執(zhí)行屬性包括：程序只讀代碼段、程序只讀數(shù)據(jù)段、程序讀寫數(shù)據(jù)段、數(shù)據(jù)交互區(qū)和日志緩存區(qū)，所述程序只讀代碼段、程序只讀數(shù)據(jù)段和程序讀寫數(shù)據(jù)段的訪問(wèn)主體限定為只允許本核訪問(wèn)，所述數(shù)據(jù)交互區(qū)的訪問(wèn)主體限定為允許其他核和主設(shè)備訪問(wèn)，用于多核并行系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)計(jì)算數(shù)據(jù)的交互，所述日志緩存區(qū)的訪問(wèn)主體限定為允許主核讀取和本核寫入，用于主核上的日志任務(wù)能夠從該區(qū)域讀取各個(gè)核的日志信息，并寫入Flash或通過(guò)TCP/IP協(xié)議傳輸；

S9、在操作系統(tǒng)初始化中按上述程序段和區(qū)域長(zhǎng)度范圍配置好對(duì)應(yīng)的訪問(wèn)權(quán)限，配置各級(jí)內(nèi)存的糾錯(cuò)檢錯(cuò)功能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硬件保護(hù)的多核并行系統(tǒng)處理方法，其特征在于，步驟S1中，所述日志任務(wù)周期地讀取各個(gè)核的日志緩存區(qū)，并根據(jù)配置將日志緩存區(qū)中的日志消息通過(guò)TCP/IP協(xié)議傳輸?shù)絇C端日志解析服務(wù)器或存儲(chǔ)到目標(biāo)板上的Flash中。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硬件保護(hù)的多核并行系統(tǒng)處理方法，其特征在于，步驟S2中，所述高優(yōu)先級(jí)后臺(tái)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)高于所有應(yīng)用任務(wù)以確保其比所有應(yīng)用任務(wù)早運(yùn)行，運(yùn)行后掛起該后臺(tái)任務(wù)，直到異常服務(wù)程序中將其喚醒并接管系統(tǒng)，等待來(lái)自外界的指令或者重構(gòu)觸發(fā)異常的計(jì)算應(yīng)用任務(wù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硬件保護(hù)的多核并行系統(tǒng)處理方法，其特征在于，步驟S6中，將多核共享內(nèi)存空間按照處理器核數(shù)進(jìn)行平均分配，并配置主核和從核對(duì)應(yīng)共享內(nèi)存的訪問(wèn)權(quán)限。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硬件保護(hù)的多核并行系統(tǒng)處理方法，其特征在于，在主核和從核操作系統(tǒng)初始化過(guò)程中配置多核共享內(nèi)存中各核對(duì)應(yīng)區(qū)域的硬件保護(hù)權(quán)限：

確定各核對(duì)應(yīng)的多核共享內(nèi)存的地址范圍；

通過(guò)配置多核共享內(nèi)存的內(nèi)存保護(hù)寄存器，設(shè)置主核和從核對(duì)應(yīng)的多核共享內(nèi)存起始地址、長(zhǎng)度范圍、訪問(wèn)主體和讀-寫-執(zhí)行權(quán)限。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硬件保護(hù)的多核并行系統(tǒng)處理方法，其特征在于，步驟S7中，對(duì)操作系統(tǒng)和應(yīng)用進(jìn)行編譯鏈接，通過(guò)查看生成的可執(zhí)行文件的ELF頭信息確定各個(gè)程序段和區(qū)域的長(zhǎng)度范圍和讀-寫-執(zhí)行屬性。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硬件保護(hù)的多核并行系統(tǒng)處理方法，其特征在于，所述程序只讀代碼段的屬性為讀-執(zhí)行，由.text段構(gòu)成；所述程序只讀數(shù)據(jù)段的屬性為只讀，由.const、.rodata、.cinit等程序段構(gòu)成；所述程序讀寫數(shù)據(jù)段的屬性為讀-寫，由剩余的可讀可寫的程序段構(gòu)成，所述數(shù)據(jù)交互區(qū)和日志緩存區(qū)的屬性為讀-寫。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于硬件保護(hù)的多核并行系統(tǒng)處理方法，其特征在于，在主核和從核操作系統(tǒng)初始化過(guò)程中配置二級(jí)緩存L2中各個(gè)屬性程序段和區(qū)域的硬件保護(hù)權(quán)限，具體為：

確定主核和從核二級(jí)緩存L2中操作系統(tǒng)加載完畢后的各個(gè)程序段和區(qū)域的地址范圍；

通過(guò)配置主核和從核二級(jí)緩存L2的內(nèi)存保護(hù)寄存器，設(shè)置每個(gè)程序段和區(qū)域起始地址、長(zhǎng)度范圍、訪問(wèn)主體和讀-寫-執(zhí)行權(quán)限。