[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

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• 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

本發(fā)明公開了一種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)，所述的控制方法由特權(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。嵌入式操作系統(tǒng)，包括任務(wù)調(diào)度、驅(qū)動(dòng)管理和應(yīng)用工具鏈等功能，通過本發(fā)明的的進(jìn)程管理器、驅(qū)動(dòng)管理器以及應(yīng)用的編譯鏈接器，以實(shí)現(xiàn)在單一系統(tǒng)下協(xié)調(diào)控制多顆處理核心的目標(biāo)，從而提高系統(tǒng)執(zhí)行效率、降低應(yīng)用設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于不完全對稱多處理微控制器的操作控制方法。

背景技術(shù)

一般來說，微控制器平臺(tái)主要以單核處理器為主，但是隨著半導(dǎo)體工藝的增強(qiáng)和技術(shù)的改進(jìn)，越來越多的微控制器采用了多核心的設(shè)計(jì)，如Ti的F28377D和F28379D等。這些針對微控制的多處理器與常見的對稱多處理器[如應(yīng)用多處理器]不同，各個(gè)處理器內(nèi)核之間不完全對稱，主要表現(xiàn)在：

(1)處理器各自有獨(dú)立的內(nèi)存空間[包括程序空間]，處理器間不能讀寫訪問其他處理器的獨(dú)立內(nèi)存空間。

(2)處理器間具有一定的共享內(nèi)存[包括外設(shè)的內(nèi)存空間]，但是共享內(nèi)存空間無法實(shí)現(xiàn)隱式的寫共享，必須由某個(gè)特定處理器[特權(quán)處理器]通過顯式操作將一部分內(nèi)存的寫權(quán)限劃分給其他處理器，劃分之后，如果不再次進(jìn)行顯式操作，其他處理器對這一區(qū)域內(nèi)存只有讀訪問權(quán)限。

(3)處理器間共享內(nèi)存一般處于高位內(nèi)存之中，無法作為堆棧尋址。

除此之外，微控制多處理器由于應(yīng)用環(huán)境需要，亦缺少內(nèi)存管理單元[MMU]，不能夠像應(yīng)用多處理器那樣，提供對虛擬內(nèi)存的支持。

而適用于嵌入式的操作系統(tǒng)都只能支持單核心或者標(biāo)準(zhǔn)對稱多處理器，對于這種非完全對稱的微控制多處理器來說，現(xiàn)有的嵌入式系統(tǒng)只能將多核心分割成獨(dú)立的處理器并由不同的系統(tǒng)之間獨(dú)立控制，無法做到在單一系統(tǒng)下協(xié)調(diào)控制多顆核心。

對于多核心處理器而言，如果無法在單一系統(tǒng)內(nèi)協(xié)調(diào)控制多顆核心，而僅僅將其分割成獨(dú)立的核心由不同的操作系統(tǒng)加以控制，則對系統(tǒng)的整體執(zhí)行效率、應(yīng)用的復(fù)雜度都有很大的影響。不同的操作系統(tǒng)之間很難實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的切換，因此很容易出現(xiàn)負(fù)載不均衡的情況，影響系統(tǒng)整體執(zhí)行效率。同時(shí)由于不同的系統(tǒng)的應(yīng)用之間可能會(huì)共用一些外設(shè)，因此對驅(qū)動(dòng)的調(diào)度會(huì)變得復(fù)雜而繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于不完全對稱多處理微控制器的操作控制方法，能夠適用于微控制多處理器，能夠在單一系統(tǒng)下協(xié)調(diào)控制多顆處理核心。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種適用于不完全對稱多處理微控制器的操作控制方法，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(gè)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。

在上述技術(shù)方案中，使用隊(duì)列的方式通訊與同步手段時(shí)，通過分割通信隊(duì)列的方式來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整通信隊(duì)列。