[發(fā)明專利]適用于不完全對稱多處理微控制器的操作控制方法及操作系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810267232.1
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108845969B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙楠;王晨薇;彭樹文;高亞男;趙武玲;魏振;姚廣;任祥正
• 申請（專利權(quán)）人: 核工業(yè)理化工程研究院
• 主分類號: G06F15/163
• 分類號: G06F15/163;G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 周慶路

1.一種適用于不完全對稱多處理微控制器的操作控制方法，其特征在于：由特權(quán)處理器負(fù)責(zé)多處理器間的進(jìn)程調(diào)度和資源分配，所有處理器都處理單處理器內(nèi)的進(jìn)程調(diào)度和資源分配，多處理器之間通過核間通訊IPC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；包括以下兩種手段進(jìn)行處理器間通訊與同步；

A:當(dāng)發(fā)起處理器想要給目標(biāo)處理器發(fā)送信息時(shí)，可以通過把目標(biāo)處理器的相應(yīng)寄存器置位來使目標(biāo)處理器產(chǎn)生中斷，目標(biāo)處理器進(jìn)入中斷時(shí)，通過向發(fā)起處理器的相應(yīng)寄存器寫入數(shù)據(jù)，使發(fā)起處理器的寄存器清零，此時(shí)通過觀察發(fā)起處理器的寄存器狀態(tài)，發(fā)起處理器和目標(biāo)處理器進(jìn)入一種同步狀態(tài)以進(jìn)行臨界操作，在這個臨界態(tài)內(nèi)進(jìn)行關(guān)鍵操作是安全的，通過有序的反復(fù)進(jìn)入臨界態(tài)，可以使不同處理器之間完成序列操作；

B：當(dāng)發(fā)起處理器想要給目標(biāo)處理器發(fā)送信息時(shí)，先把數(shù)據(jù)寫入隊(duì)列，然后把相應(yīng)寄存器置位來使目標(biāo)處理器產(chǎn)生中斷，目標(biāo)處理器進(jìn)入中斷時(shí)，從隊(duì)列中讀取數(shù)據(jù)，然后向發(fā)起處理器的相應(yīng)寄存器寫入數(shù)據(jù)，使發(fā)起處理器的寄存器清零，此時(shí)通過觀察自身相應(yīng)寄存器的狀態(tài)，發(fā)起處理器可以判斷通訊是否被響應(yīng)以結(jié)束本次通訊。

2.如權(quán)利要求1所述的操作控制方法，其特征在于：處理器的通訊內(nèi)存用來存放處理器間通訊的隊(duì)列數(shù)據(jù)，處理器對自身的通訊內(nèi)存有完全的讀寫權(quán)限、對其他處理器的通訊內(nèi)存有讀取權(quán)限；處理器所維護(hù)的通訊內(nèi)存包含輸入隊(duì)列的讀指針區(qū)、輸出隊(duì)列的寫指針區(qū)、以及輸出隊(duì)列的數(shù)據(jù)區(qū)，單個處理器的輸出隊(duì)列數(shù)據(jù)、寫指針與其他處理器的讀指針構(gòu)成了一個虛擬的輸出隊(duì)列，本地處理器所維護(hù)的、具有讀寫權(quán)限的本地通訊內(nèi)存中存放了一個單向隊(duì)列的隊(duì)列寫指針和隊(duì)列數(shù)據(jù)，不由處理器維護(hù)的、具有只讀權(quán)限的外部內(nèi)存中存放了隊(duì)列讀指針。

3.如權(quán)利要求2所述的操作控制方法，其特征在于：隊(duì)列寫指針由本地處理器維護(hù)，用于指示單向隊(duì)列數(shù)據(jù)區(qū)中最新寫入數(shù)據(jù)的位置；隊(duì)列數(shù)據(jù)由本地處理器維護(hù)，以數(shù)組形式緩存發(fā)送的通訊數(shù)據(jù)；隊(duì)列讀指針由外部處理器維護(hù)，用于指示外部處理器讀取隊(duì)列數(shù)據(jù)區(qū)中內(nèi)容的位置；處理器的通訊內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體依次包括輸入隊(duì)列讀指針區(qū)、輸出隊(duì)列寫指針區(qū)、輸出隊(duì)列數(shù)據(jù)區(qū)。

4.如權(quán)利要求3所述的操作控制方法，其特征在于：輸入隊(duì)列讀指針區(qū)依次存放了其他外部處理器向本地處理器通訊的通訊隊(duì)列讀指針，它與其他外部處理器內(nèi)所維護(hù)的寫指針和隊(duì)列數(shù)據(jù)區(qū)相對應(yīng)；輸出隊(duì)列寫指針區(qū)依次存放了本地處理器向其他外部處理器通訊的通訊隊(duì)列讀指針，它與本地處理器所維護(hù)的通訊隊(duì)列數(shù)據(jù)區(qū)和外部處理器維護(hù)的寫指針相對應(yīng)；輸出隊(duì)列數(shù)據(jù)區(qū)依次存放了本地處理器向其他外部處理器通訊的通訊隊(duì)列緩沖數(shù)據(jù)，它與本地處理器所維護(hù)的通訊隊(duì)列寫指針和外部處理器維護(hù)的寫指針相對應(yīng)。

5.如權(quán)利要求1所述的操作控制方法，其特征在于：進(jìn)程管理包括單處理器內(nèi)的進(jìn)程管理和多處理器間的進(jìn)程管理，進(jìn)程控制體包含了進(jìn)程的驅(qū)動表、通訊隊(duì)列表、使用的全局變量和堆棧副本；進(jìn)程包依照以共享內(nèi)存最小控制片為單位的空間進(jìn)行對齊并放置于共享內(nèi)存中，進(jìn)程包控制體記錄了進(jìn)程包的所屬、狀態(tài)和CPU占用率、包內(nèi)各個進(jìn)程的狀態(tài)表和CPU占用率表，其中所屬表示該進(jìn)程包目前附著的處理器核心，如果沒有任何處理器擁有該進(jìn)程包，則此值為空；狀態(tài)包括附著[運(yùn)行]、附著[等待]、附著中、分離中和已分離；其中，特權(quán)處理器負(fù)責(zé)進(jìn)行多處理器間的任務(wù)調(diào)度，它以預(yù)定的頻率運(yùn)行多處理器任務(wù)調(diào)度程序。

6.如權(quán)利要求1所述的操作控制方法，其特征在于：支持的進(jìn)程通訊有兩種模式：事件和通訊隊(duì)列，其中事件是時(shí)序嚴(yán)格的，而隊(duì)列提供了時(shí)序嚴(yán)格與時(shí)序無關(guān)兩種方式；系統(tǒng)的事件由特權(quán)處理器維護(hù)與管理，它在共享內(nèi)存內(nèi)維護(hù)一個全局事件表，當(dāng)某一進(jìn)程準(zhǔn)備監(jiān)聽某事件時(shí)，其所在的處理器將與特權(quán)處理器進(jìn)入同步臨界態(tài)，在臨界態(tài)下，特權(quán)處理器將進(jìn)程的相關(guān)信息寫入等待進(jìn)程表中，更新等待處理器掩碼，然后退出臨界態(tài)。