基于多核处理器的L7-Filter规则匹配改进算法

针对多核处理器的体系结构和网络数据流在时间上的局部性特点,提出了一种基于多核处理器的分链动态适应算法。该算法通过对网络数据流进行类型分类并根据网络数据流的时间局部性对规则链进行动态优化,从而有效减少了多核处理器下L7-Filter对网络数据流的匹配次数,显著提升了规则匹配效率。仿真实验结果表明:在网络数据包个数相同条件下,所提算法在性能上约有7%的提高。随着网络数据包个数的增加,性能优越性更加明显。     

面向数据包处理的众核处理器核资源分配方法

众核处理器具有强大的并行处理能力,成为提升路由器转发性能的有效途径.基于众核处理器的数据包处理采用多级流水线结构,每个流水阶段的执行时间不同,要求分配不同的核数.已有的核资源均衡分配方法(equi-partition,EQUI)为每个流水阶段分配相同的核数,存在核资源浪费等缺点,限制了数据包处理性能.提出了一种众核处理器资源优化方法,即根据数据包的处理步骤将其划分成多个子阶段,通过统计各阶段的总执行时间,按执行时间比例分配给各个模块所需核数.与已有的EQUI相比,核资源最佳分配方法在数据包转发速率上提高了约20%.     

通用非对称多核方案设计

多核处理器是目前处理器发展的主流方向, 但硬实时保证方面存在诸多挑战. 通过研究分析实时应用需求和多核处理器的应用现状, 提出一种基于通用处理器的非对称多核方案. 重点讨论了方案的软件总体设计、共享资源管理、非对称多核模式下的从核镜像加载、启动和核间通信的设计. 采用通用非对称多核方案研制的低压保护测控装置, 其现场运行情况表明方案满足电力二次设备的实时性能要求.     

基于扩展寄存器与片上网络的运算阵列设计

为提高多核处理器性能,在传统硬件加速部件的基础上,提出一种新型的运算阵列设计方案.将运算阵列与多核处理器的通信端口映射在扩展寄存器地址空间上,实现阵列与多核处理器的紧密耦合.通过片上网络连接各个运算单元,实现运算阵列的灵活配置和高度共享.在实验系统上实现1 024点快速傅里叶变换和H.264解码器,结果表明,与纯软件实现相比,该方案能使处理器性能和功耗都有所改善.     

基于DMA实现高速数据包收发*

网络测试是了解网络流量,分析业务性能的重要手段。如何实现高速链路流量捕获分析是目前人们非常关注的问题。在网络处理器上设计了一种BIOS下基于DMA技术的接收、发送以太数据帧的方法,以提高处理器数据包处理能力。该方法已经在BCM1250处理器上实现,测试实验表明,该方法数据包处理能力较之嵌入式Linux环境下提高了两倍。     

E500 MMU架构研究及VxWorks下的优化方案

MMU/TLB（存储器管理单元/转换旁置缓冲区）是影响嵌入式操作系统实时性能的关键因素之一。VxWorks嵌入式操作系统为E500处理器内核的TLB默认配置有效率低、易发生缺页中断的问题。针对E500处理器内核TLB的架构特点和VxWorks系统运行时的内存布局,提出了VxWorks系统下优化E500 TLB配置的方法;实验表明,该优化方法降低了CPU利用率,提高了系统的性能。     

面向多核处理器的实时优化技术:基于独立实时域的实时优化方法

多核处理器具有良好的性能功耗比,因此其在实时嵌入式系统中的应用是一种趋势.然而,现有的软件结构下,多核处理器的多核特性对实时性能的提高没有帮助;甚至,多核处理器核间的资源共享使影响程序执行时间的因素变得复杂,实时任务的最坏执行时间(Worst Case Execution Time,WCET)变得更为不可预测和难以控制.基于国产飞腾处理器研究了基于多核处理器的实时系统构建和实时性能优化,提出了“基于独立实时域的实时优化方法”;通过虚拟化技术把处理器分为“实时域”和“非实时域”,实时任务和非实时任务运行在不同的核心上,充分利用多核处理器各个核心,高效调度实时任务和非实时任务运行.     

龙芯3号处理器多核虚拟化技术

MIPS 处理器是精简指令集（RISC）处理器中的一个重要代表,通常应用于嵌入式系统中.近年来,随着MIPS处理器性能的大幅度提升,其应用渐渐扩展到了高性能服务器领域.龙芯3号处理器是MIPS架构的典型代表.在目前的服务器研究领域中,多核技术是一项重要的技术指标,而虚拟化技术是另一项重要的技术指标.当前,虽然虚拟化技术得到了快速发展,但是龙芯3号处理器上的虚拟化技术却鲜有成果.基于龙芯3号处理器的多核虚拟化技术面临许多问题,虚拟多核架构结构复杂、核间通信方式难以模拟等都会为龙芯3号处理器上的多核虚拟化带来困难.分析了多核龙芯3号处理器的硬件结构以及物理多核的核间中断通信方式,在此基础上介绍了龙芯3号处理器上多核虚拟化关键技术.主要在多核处理器虚拟化总体架构设计、虚拟多核结构设计以及虚拟多核的核间通信方式等方面进行了讨论.实验的结果表明,在龙芯3号处理器上,该多核虚拟化方法具有良好的效果.     

多核处理器并行编程模型的研究与设计

为了在多核处理器上充分利用多核资源以提升程序性能,研究了多核处理器的体系结构和多核环境下可能影响并行程序性能的因素,实现了基于任务的并行编程模型.该模型提供了单任务数据并行和多任务并行两种并行处理方式,其中单任务数据并行使用cache块技术划分数据集,多任务并行使用任务密取的任务调度策略.用该模型实现了计算斐波那契数列的递归算法,实验结果表明,使用该模型编写多核并行程序可以达到较高的相对于串行计算的加速比.     

片上Trace辅助的嵌入式多核程序分析与调优

YHFT-QDSP是一款多核处理器,TraceDo是其实时片上追踪调试系统。本文首先将串行二维快速傅立叶变换算法(2D-FFT)并行化,映射于该多核处理器;并基于可视化的TraceDo系统,从多核程序同步及核间数据传输两个方面深入分析了并行2D-FFT程序行为;而后提出并实现了两种性能优化(调优)方案。实例研究表明,TraceDo系统可有效地提高嵌入式多核程序的开发效率。