[發明專利]一種基于共享存儲的多核多處理器同步與通信系統

在審

• 申請號: 202011360441.4
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112486704A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 舒紅霞;常軒;胡舒婷
• 申請（專利權）人: 中船重工（武漢）凌久電子有限責任公司
• 主分類號: G06F9/54
• 分類號: G06F9/54;G06F9/52;G06F13/24;G06F13/40
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 李新昂

1.一種基于共享存儲的多核多處理器同步與通信系統，其特征在于，所述多核多處理器同步與通信系統包括：

多核多處理器組件，包括多核多處理器和高速總線；

共享存儲區管理組件，包括全局信號量緩沖池區、全局消息隊列緩沖池區、全局數據存儲器緩沖池區、名表區和緩沖池管理模塊；

系統服務組件，包括全局信號量、全局消息隊列和全局數據存儲器；

同步與通信代理組件，包括通知模塊和映射模塊。

2.根據權利要求1所述的一種基于共享存儲的多核多處理器同步與通信系統，其特征在于：所述多核多處理器的各處理核心通過高速總線映射一段共享存儲區，供共享存儲區管理組件使用。

3.根據權利要求2所述的一種基于共享存儲的多核多處理器同步與通信系統，其特征在于：所述多核多處理器的處理器節點的個數至少有1個；所述處理器節點的處理核心個數至少有1個；并且所述處理器節點之間或處理核心之間支持高速總線互連；其中，高速總線為SRIO總線或PCIE總線。

4.根據權利要求1所述的一種基于共享存儲的多核多處理器同步與通信系統，其特征在于：

所述全局信號量緩沖池區包括全局信號量緩沖池和全局信號量等待隊列緩沖池；

所述全局消息隊列緩沖池區包括全局消息隊列緩沖池和消息緩沖池；

所述全局數據存儲器緩沖池區包括全局數據存儲器緩沖池、用戶堆緩沖池和數據緩沖池；

其中，緩沖池為帶表頭指針的雙向鏈表，鏈表表頭均放置在各自所屬的處理核心上，包括可變大小緩沖池和固定大小緩沖池兩種類型；

全局信號量緩沖池、全局信號量等待隊列緩沖池、全局消息隊列緩沖池、全局數據存儲器緩沖池和用戶堆緩沖池為固定大小緩沖池，消息緩沖池和數據緩沖池為可變大小緩沖池；

共享存儲區管理組件支持用戶根據需求自定義緩沖池；

緩沖池可用中斷、互斥鎖或全局信號量的方式進行互斥訪問。

5.根據權利要求1或4所述的一種基于共享存儲的多核多處理器同步與通信系統，其特征在于：所述共享存儲區管理組件的名表區用于存放全局對象名表，其中，所述名表區位于主處理核心映射的共享存儲區；

所述名表的內容包括控制名表互斥訪問的全局信號量、名表中所有已創建的全局對象數目以及所有已創建的全局對象信息；

其中，全局對象包括全局信號量、全局消息隊列、全局數據存儲器；

全局對象信息包括名稱、類型和所屬處理核心；

多核多處理器并行系統通過全局對象的名稱來獲得該全局對象的句柄，從而訪問該全局對象。

6.根據權利要求1所述的一種基于共享存儲的多核多處理器同步與通信系統，其特征在于：所述全局消息隊列和全局數據存儲器通過全局信號量進行管理；

當線程向全局消息隊列發送消息或從全局消息隊列接收消息時，通過全局信號量對全局消息隊列資源進行管理與控制，從而實現消息的傳輸；

線程申請獲取或釋放全局數據存儲器時，通過全局信號量管理全局數據存儲器的互斥訪問,從而獲取或釋放全局數據存儲器的訪問權。

7.根據權利要求1或6所述的一種基于共享存儲的多核多處理器同步與通信系統，其特征在于：所述系統服務組件為用戶提供全局信號量、全局消息隊列以及全局數據存儲器的應用編程接口，并支持用戶根據需求，自定義全局對象和全局對象接口；

其中，全局信號量的應用編程接口包括創建、等待以及釋放接口；

全局消息隊列的應用編程接口包括創建、發送以及接收接口；

全局數據存儲器的應用編程接口包括創建、獲取以及釋放接口。

8.根據權利要求1所述的一種基于共享存儲的多核多處理器同步與通信系統，其特征在于：所述同步與通信代理組件通過映射模塊和通知模塊建立信號量代理機制；

當線程被掛起在一個全局信號量的等待隊列上或被解掛時，利用中斷通知目的處理核心，通過線程對應的本地信號量代替該全局信號量，將線程掛起或解掛。

9.一種基于權利要求1所述的基于共享存儲的多核多處理器同步與通信系統的使用方法，其特征在于，該使用方法包括：

S91)各處理核心均初始化高速總線，通過高速總線映射一段共享存儲區，并安裝高速總線的中斷；

S92)選取任一處理核心為主處理核心，創建并初始化一張共享的全局對象名表，用于記錄所有已創建的全局對象的信息；

S93)在各處理核心映射出的共享存儲區中，創建并初始化全局信號量緩沖池區、全局消息隊列緩沖池區、全局數據存儲器緩沖池區；

S94)各處理核心創建線程，并進行線程初始化，建立線程與本地信號量的映射表，用于記錄已創建的線程與本地信號量之間的對應關系；

S95)各處理核心創建并初始化全局信號量、全局消息隊列或全局數據存儲器，對其進行相關操作。