[發(fā)明專利]一種基于模型和動態(tài)分析的多核系統(tǒng)實時性評估方法

有效

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• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108009074B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 王世海;李垚男;劉斌
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F11/34
• 分類號: G06F11/34
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

本發(fā)明公開了一種基于模型和動態(tài)分析的多核系統(tǒng)實時性評估方法，屬于嵌入式多核系統(tǒng)實時性評估技術領域；該方法首先獲得嵌入式多核系統(tǒng)的資源參數(shù)，明確任務的產(chǎn)生方式，對共享資源SoC片上的BUS的使用狀態(tài)，及任務對共享資源使用狀態(tài)相互之間的關系。然后建立petri?net模型，計算模擬cache命中率。總線空閑時接收任務訪問，總線忙碌時說明有任務在占用資源并且和資源同步處于該狀態(tài)；任務讀入的時間服從參數(shù)為λ的指數(shù)分布；任務隱式通信的時間長度是固定的，隱式通信的次數(shù)服從參數(shù)a,b的均勻分布。最后在設定的時間內(nèi)運行模型，在運行過后進行實時性分析。本發(fā)明實時性評估結果更符合真實運行中的情況，客觀化、直觀化的給出多核IMA任務的執(zhí)行模型。

技術領域

本發(fā)明屬于嵌入式多核系統(tǒng)實時性評估技術領域，涉及一種基于模型和動態(tài)分析的多核系統(tǒng)實時性評估方法。

背景技術

綜合化模塊化航空電子系統(tǒng)IMA(Integrated Modular Avionics)綜合的層次可以分為三層結構，即資源綜合、功能綜合以及管理綜合。

資源綜合包括物理綜合以及數(shù)據(jù)綜合，物理綜合是指針對整個航空電子系統(tǒng)結構中的設備資源，如計算資源、網(wǎng)絡通信資源以及IO資源進行綜合，確立完整的航空電子分布式環(huán)境下設備資源分配方式，并在此基礎上進行資源分配的分析以及評估，從而提升IMA系統(tǒng)的設計能力；而整個IMA系統(tǒng)底層存在大量數(shù)據(jù)資源，這些數(shù)據(jù)來源不同、意義不同、存儲組織方式不同，甚至同類型數(shù)據(jù)的組織方式也不盡相同，因此需要制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)語義表示以及能力描述，并基于能力操作進行數(shù)據(jù)資源融合，為上層功能綜合以及管理綜合提供技術支撐。

功能即信息處理，是對一個或者多個資源狀態(tài)進行改變的過程。功能綜合的目的是在現(xiàn)有資源的基礎之上提升系統(tǒng)效能，主要手段包括執(zhí)行過程復用和結果共享。通過對上層應用進行功能分解，建立分類明確、過程規(guī)范、接口標準和結果通用的基本功能組件構建任務共享平臺，并由統(tǒng)一的任務調(diào)度引擎執(zhí)行任務調(diào)度，實現(xiàn)以最少的活動，為系統(tǒng)提供最強勁的效能服務，從而實現(xiàn)功能綜合。

航空電子各系統(tǒng)功能，如導航、探測、大氣數(shù)據(jù)、敵我識別、飛行管理、火力控制、顯示控制等功能都是在現(xiàn)有資源和功能的基礎之上通過協(xié)作完成。管理綜合的目的就是通過綜合管理，降低系統(tǒng)的缺陷、錯誤，有效地進行故障管理，從而提升系統(tǒng)有效性和穩(wěn)定性。通過任務構建、功能組織、資源配置等操作，集成當前系統(tǒng)剩余有效能力，實現(xiàn)基于狀態(tài)監(jiān)控的任務、功能、資源的有機組織、從而提升系統(tǒng)整體效能。上述需求需要對系統(tǒng)范圍內(nèi)的所有資源、任務、功能進行統(tǒng)一管理、監(jiān)控和配置，為滿足飛行需求和作戰(zhàn)任務定制有效的執(zhí)行方案。

航空電子系統(tǒng)越來越復雜，綜合程度越來越高。綜合已從顯示器推進到數(shù)據(jù)處理，又推進到傳感器系統(tǒng)，在這樣的系統(tǒng)中，對于系統(tǒng)計算能力的渴求也就變的越來越強烈。在消費電子領域的經(jīng)驗表明在處理器頻率、制程處于瓶頸期的情況下，多核是提升處理器性能的重要方式。從另一個角度上講，多核也體現(xiàn)了IMA綜合層次中資源綜合的重要發(fā)展前景。

多核系統(tǒng)在商用電子產(chǎn)品領域已經(jīng)發(fā)展了多年。在處理器的處理頻率和尺寸已經(jīng)達到一個瓶頸的情況下，多核已經(jīng)被實踐證明是一個能夠有效提高系統(tǒng)處理能力的發(fā)展方向。從IMA系統(tǒng)的角度上來說，多核的出現(xiàn)也是IMA系統(tǒng)資源融合一個重要的發(fā)展方向。在ARINC 653中描述的基本的分區(qū)和進程的概念是與被稱為單核模塊有關的硬件單元。多核處理器的認證還處在一個較為初步的情況，歷史上經(jīng)過認證的處理系統(tǒng)都是單核的系統(tǒng)。

目前，嵌入式多核系統(tǒng)由于cache命中率導致的任務執(zhí)行時間不確定的情況，業(yè)界還沒有給出良好的解決方案，該問題也是業(yè)界近年來研究的熱點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決嵌入式多核系統(tǒng)在cache的命中率有限，導致任務的實時性不確定的問題，利用賦時petri網(wǎng)建模的方式對多核實時性評估，提出了一種基于模型的、針對芯片上共享IO資源的、動態(tài)分析的實時性評估方法。