基于最小空闲时间优先的片上总线仲裁算法

提出一种基于抢占阈值的最小空闲时间优先服务的总线仲裁算法。主设备总线服务请求的空闲时间越短,获得总线服务就越快,引入抢占阈值降低了总线服务频繁切换造成的颠簸现象。实验结果表明,该算法的MDP比常见的算法平均减少了43.8%,满足了各主设备总线服务请求的强实时要求。     

一款基于多处理器片上系统的动态自适应仲裁器

随着深亚微米工艺技术的发展,同一芯片上集成多个处理器得以实现.通信架构是多处理器片上系统的瓶颈,而高效的仲裁器可以解决多个处理器同时访问共享资源引起的冲突和竞争,从而防止系统性能的下降,提出一款算法简单的动态自适应仲裁器,它可以自动调节各个处理器占据的总线带宽,避免饥饿现象,基于多处理器仿真平台的实验结果显示它比传统的仲裁器减少了68%的任务完成时间,缩短了78%的总线等待时间,并且能更好地控制各处理器的总线带宽.     

多处理器片上系统中实时自适用仲裁器的设计与分析

多处理器片上系统在单芯片上集成了多种指令集处理器,可完成复杂完整的功能。通信架构是多处理器片上系统的瓶颈,而高效的仲裁器可以解决多个处理器同时访问共享资源引起的冲突和竞争,从而防止系统性能的下降。提出一种实时动态自适应仲裁器,它既可以考虑实时要求,又可以自动调节各个处理器占据的总线带宽,避免饥饿现象。基于多处理器仿真平台的实验结果显示它比传统的仲裁器减少了49％的延迟时间,并且能更好地控制各处理器的总线带宽。     

基于Bus—NoC的3DMPSoC的总线仲裁

3D集成芯片与二维传统芯片相比能够提供更好的性能和组装密度,另一方面,在单个芯片上集成多个处理器(MPSOC)以提高芯片的整体性能已成为下一代集成电路设计趋势.MPSoC的总线和片上网络两种通讯架构各有利弊,如何将3D芯片设计和MPSaC的架构相结合,对Bus-NoC混合的3D MPSoC结构进行研究,提出了改善的总线仲裁算法dTDMA+.原有的dTDMA有着很好的带宽利用率但在实时性要求方面欠佳,实验结果表明,dTDMA+在一定程度上满足了系统的强实时要求.     

主从式片上总线系统交易级的实现

在总线的主设备上增设了实时操作系统的任务优先级分配机制,基于蒙特卡罗选择实现总线仲裁器的仲裁策略,建立不同类型的从设备存储器模型。运用SystemC在交易级实现整个总线系统模型,并对该模型进行仿真。实验结果证实了仲裁算法的有效性。     

片上网络中低延时可扩展的路由器结构设计

为了满足片上网络中路由器能同时支持多个IP核的要求,并同时具有较好的延时性能,设计了一种分布式路由和仲裁的路由器结构。其中的仲裁模块根据当前路由器各输入端口的请求状态和下一路由器相应输入端口缓冲器的状态进行仲裁,此仲裁方法提高了数据包传输的成功率,从而降低了传输延时,使路由器具有良好的延时性能,同时仿真结果表明:该路由器在面积开销方面具有良好的可扩展性。     

基于总线访问的片上调试方法研究

支持片上在线调试是嵌入式SoC设计目标之一;现有的片上调试系统多基于扫描链技术,SoC系统的功能设计和调试设计必须同步,这种紧耦合的设计方法移植性差、通用性弱,与SoC系统IP复用的理念不符;基于此,提出了一种基于片上标准总线的SoC在线调试方法,该方法引入调试主设备的概念,复用片上总线传输实时调试数据,实现了对SOC外围IP的在线调试,同时通过引入调试支持单元和调试处理模块实现了对处理器主设备的总线访问调试;该方法适用于以标准总线结构互联的SOC系统,具有适用性广、调试功能丰富、调试接口多样、调试效率高等优点;该方法在以SPARC处理器为处理核心、AMBA总线为互联的SoC系统中进行了实现和在线调试验证,实验表明满足SoC的调试需求。     

PCI总线加权优先循环仲裁算法

文章介绍了在PCI系统结构中新的总线仲裁机制,提出了加权优先循环算法。该算法是基于优先算法和公平循环算法的访问策略,它的特点是避免了优先算法中高优先级的PCI主设备在重新请求访问总线时独占总线,同时也解决了公平循环算法中各主设备对总线访问的平均性问题,使得仲裁器可以根据不同设备的性能要求,分配不同设备不同加权因子,使高性能和高速度设备能及时访问总线,降低访问延迟时间。     

两级循环优先算法在PCI仲裁器上的实现

循环优先仲裁算法具有现实公平的特点,介绍了两级循环优先仲裁算法,并给出了该算法在PCI总线仲裁器上的实现方案。将PCI总线主设备分为优先权不同的四个层次,通过对各层次总线主设备的检测实现仲裁。由于采用了设备申请号寄存器组记录总线状态,避免了复杂状态机的设计,该方案可灵活应用于不同数量设备的PCI系统,具有很好的可扩展性。     

AMBA总线新一代标准AXI分析和应用

随着多核、多级内存及众多外设的SoC设计的复杂化,急需一种性能更好、更加灵活的片上互连总线体系结构。AXI是ARM新推出的新一代AMBA片上总线,AXI的一序列新特点满足了高性能、高带宽、高速度的现代SoC设计的要求。本文介绍了AXI的新特性,并和旧一代总线标准AHB性能做了详细的比较,同时给出了AXI的典型应用。     

TTCAN系统矩阵的优化算法

为满足TTCAN的非周期和周期信息的实时性要求,提出了一种采用"权"的动态优先级提升算法。该算法用来提高仲裁窗中非周期信息的实时性。算法引入字母编码方式的遗传算法对系统矩阵时间调度表进行优化,并给出具体的计算方法和步骤。试验表明,该算法可以很好地满足网络中各信息的实时性要求。     

Proposal and evaluation of dynamic assignment of priorities in CAN

The paper deals with the scheduling of information flow in a CAN ISO IS-11898 communication system. It mainly features a bus access arbitration protocol based on a priority assigned to each message to be transmitted; if two or more messages are transmitted at the same time by different communication nodes, only the message with the highest priority continues to be transmitted, the other being stopped. In real-time applications, messages contain information which must be transmitted within strict time constraints; according to the CAN ISO IS-11898 bus arbitration protocol, respect of real-time constraints of time critical information depends on the priority assigned to the message conveying it. The aim of the paper is to propose a procedure for dynamic assignment of priorities to messages to be transmitted, in such a way the real-time requirements of the information conveyed are fulfillled. Although many other approaches can be found in literature, the proposal is original as It is based on standard full CAN communication stacks.     

一种基于资源预分配的虚拟机软实时调度方法

虚拟机技术作为云计算的重要技术之一,近年来得到广泛关注,但是由于虚拟机管理层的存在,导致语义鸿沟,使得实时应用程序、并发程序等在虚拟机上的运行性能受到影响。分析和研究了Xen虚拟机管理器的Credit调度算法,针对其在并发调度和软实时调度方面存在的不足,提出了改进调度算法,实现了算法的调度器原型。新的调度算法对软实时虚拟机进行Credit比例预分配,采用动态调度时间片机制,以non-work-conserving方式实现软实时任务周期调度,保障调度周期满足运行周期要求。通过区分并发和非并发软实时虚拟机,采取不同的调度策略,在满足资源利用率的基础上,确保实时任务的顺利运行。测试结果表明,该调度算法在对并发和非并发软实时任务调度上,具有良好的表现,较好满足了软实时应用调度需求。     

一种基于EPA标准的无线调度算法

据工业现场不同数据具有不同实时性要求的特点,在EPA有线调度算法的基础上提出了一种基于TDMA的无线调度算法。该算法根据不同的实时性要求将一个通信宏周期分为周期报文传输阶段和非周期报文传输阶段。在周期报文传输阶段,每个设备都被分配了时间片用于传输数据实时性要求比较高的数据,在非周期报文传输阶段,网关设备按照非周期报文的不同优先级为各设备分配时间片,该算法同时保证了通信的确定性和实时性。还提出了一种该算法通信宏周期、周期报文传输阶段长度和非周期报文传输阶段长度的确定方法。通过树型网络进行测试,结果表明该调度算法具有较低的丢包率。     

时间触发及冗余结构的CAN网络研究与实现

航空控制系统对通信网络的实时性和可靠性要求很高,目前通用的CAN总线采用位仲裁的调度原则,可能使一些低优先级的报文失去总线占有权,不能满足需求。提出了一种基于时分思想的CAN报文调度策略,设计了多主结构的余度配置方案,在此基础上实现了时间触发CAN总线冗余网络,并完成了通信软件的编写。实验结果证明,该网络具有良好的实时性和可靠性,可满足航空控制系统的需求。     

基于多维QoS的集群作业调度算法

调度技术是集群作业管理系统的关键技术之一。但是,目前大多数集群作业管理系统采用的调度技术,很少按照应用对系统资源的需求加以详细区分和权衡,无法同时满足不同应用在高吞吐量、高可用性和实时性等方面的要求,造成了资源的闲置和资源因为负载过重而无法正常工作。该文正是注意到了这种不足,根据不同应用的需求和实时收集到的资源信息,引入了多维QoS的概念,并给出了多维QoS的数学模型,提出了一种基于多维QoS的集群作业调度算法JSBMQ,充分提高了系统的资源利用率和平均响应时间,使集群可以提供不问断的高效的计算服务。     

混合型实时容错调度算法的设计和性能分析

以往文献中研究的实时容错调度算法都只能调度单一的具有容错需求的任务.该文建立了一个混合型实时容错调度模型,提出一种静态实时容错调度算法.该算法能同时调度具有容错需求的实时任务和无容错需求的实时任务.该文还提出了一个求解最小处理机个数的算法,用于对静态实时容错调度算法的性能进行模拟分析.为了提高静态调度算法的调度性能,提出了一种动态调度算法.最后,通过模拟实验分析了静态和动态调度算法的性能.实验表明,调度算法的性能与实时任务的个数、任务的计算时间、周期和处理机个数等系统参数相关.     

机器人关节通信总线系统的建模与验证

高速串行现场总线Controller Area Network （CAN）被广泛部署到机器人通信系统中.而服务机器人任务具有并发性和高实时性的特点,因此如何根据总线协议规范和应用需求精化设计模型,保证系统设计的正确性和实时性要求,避免设计阶段的漏洞十分必要.针对传统方法的局限性,本文提出使用形式化方法对基于CAN现场总线型控制系统进行建模分析.首先对系统进行模型抽象和形式表达;其次进行形式建模和自动验证,在UPPAAL中实现主控制器、关节控制器、收发器、仲裁器和CAN总线的时间自动机模型;最后对机器人通信系统进行正确性验证和实时性分析.实时性分析发现随着总线上关节节点数的增多,低优先级节点的最坏仲裁时延的增长速率加大,针对这个问题在形式模型中加入了改进的动态优先级策略.实验结果表明部署动态优先级策略后不仅减小了低优先级节点的仲裁时延而且还可以加大CAN总线的节点负载量,为系统设计提供有效的指导和参考.     

一种嵌入式实时数据库系统查询优化算法

针对嵌入式实时数据库系统的特点，提出了一种新的连接顺序优化算法 (Greedy Iterative Improvement, GII)。该算法结合了贪婪算法和迭代改进算法的优点，能满足系统的实时要求，可以控制查询优化时间，比传统查询优化策略更好地适应不同类型事务的需要。模拟实验结果表明，该算法在穷举式搜索适用时，能以比它小得多的时间和内存开销找到最优解；在穷举式搜索无法实现优化时，GII算法生成解的质量也明显优于贪婪算法和迭代改进。