面向基带处理的异构多核架构软硬件平台设计

通过研究现代通信系统集中化处理架构中基带处理单元(BB U)的特点,将异构多核处理器应用于BB U中,并提出将物理层算法与控制分离的观点.在ARM+DSP的异构多核中,ARM完成物理层控制,DSP完成物理层算法的功能,提升了BB U基带处理能力,并给出完整的BB U硬件架构以及功能实现.提出了一种应用于基带处理中的异构多核软件架构,从软件层面上实现了对底层硬件的虚拟化,引入了中间件的概念,屏蔽了ARM与DSP操作系统上的差异,并给出基于Linux的非对称系统(AMP)的构建及移植方法,包括异构多核的BootLoader、AMP系统的设计与移植.     

基于异构多核运动控制器的高速接口设计

随着制造领域对嵌入式运动控制系统应用范围的扩大,基于异构多核的嵌入式控制器必为重要发展方向之一。首先说明异构多核控制器取得成效,以及现有控制器在数据通信接口方面存在缺陷。本设计运动控制器以异构处理器——OMAPL138+FPGA为核心,OMAPL138内部集成ARM9和DSP C6748处理器核。ARM9内嵌Liunx操作系统,以增强控制器多任务协调能力;DSP不运行操作系统,可保证运算实时性。重点阐述ARM与DSP、DSP与FPGA以及控制器与PC之间通信的高速接口设计和固件设计。通过实验表明:该运动控制器数据交换速率高,吞吐量大,稳定性高,为异构多核控制器高速通信接口提供参考。     

一种异构多核处理器嵌入式实时操作系统构架设计

由于异构多核处理器和多处理器系统及同构多核处理器的构架存在很大差别,应用于多处理器系统的分布式结构以及应用于同构多核系统的主从式结构操作系统不能解决异构多核处理器的实时调度和效率问题。对异构多核处理器的特点及发展趋势进行了研究,提出了一种适用异构多核处理器的多主模式实时操作系统构架。这种构架将通信总线中的多主模式引入多核操作系统构架中,采用对称式结构及组件模式设计操作系统模型,使多核处理器中每个内核都可以作为主核实现对资源、任务的实时管理,提高系统性能,同时可以解决主从式操作系统存在的由于处理器核增多而带来的主内核不能满足系统性能要求的瓶颈问题。通过这种单一构架模型可以进行灵活配置,以适应不同结构及功能要求的处理器内核,降低操作系统开发难度。     

一种支持多级存储架构的嵌入式多核操作系统模型

多核处理器已经成为主流,并且被广泛应用于嵌入式设备中.在操作系统如何有效支持多核处理器方面的研究中,目前国内外大多基于常见的紧耦合共享存储架构的多核处理器,而对一些特殊存储架构的多核处理器研究并不多.本文针对内存受限的多级存储架构的多核处理器,提出一种单代码多数据的嵌入式多核操作系统模型.实验表明,该模型应用在具有多级存储架构的八核DSP上,比AMP模型减少约80%的代码空间开销;与SMP模型相比,与实时性紧密相关的时间开销减少约10倍.     

基于OMAP3530嵌入式最小系统的开发

随着嵌入式系统日趋复杂,类似机载状态监测系统,对嵌入式处理器在高性能计算和复杂控制方面的性能提出了更高的要求;针对复杂嵌入式系统的高性能需求,介绍了TI公司ARM+DSP架构的双核异构处理器OMAP3530,并进行了OMAP3530嵌入式最小系统的开发,包括硬件、软件设计两个方面;硬件设计包括电源、时钟、存储器以及外围接口等模块,实现了OMAP3530启动以及和外围通信的最基本硬件组成;软件设计包括ARM端操作系统移植、ARM和DSP双核通信,在此基础上设计了双核的应用程序;最后采用LabVIEW在上位机上设计了软件部分的测试程序,测试了系统的完整性;OMAP3530作为一款高性能的嵌入式处理器,为复杂的嵌入式系统应用提供了解决思路。     

OMAP L138核间通信高吞吐量图像处理平台及应用

异构双核芯片 AMR+DSP具有强大的任务管理、人机交互和数据处理功能,为嵌入式图像处理领域提供了一种新的架构。为了减少开发人员对底层驱动的设计,TI 研发了 Syslink 驱动用于核间通信,包括 Notify、MessageQ 协议等,其中基于 MessageQ的通信协议常用于核间图像传输,但其占用资源较多、延迟高。本文对 TI 公司的达芬奇架构OMAP L138处理器的多核通信理论进行研究,利用核间中断寄存器和共享内存队列存储机制进行数据交互,实现了一种高吞吐量的图像处理平台。     

频谱仪多种内核间通信机制的方案设计

手持式频谱仪系统采用的是ARM、DSP、FPGA的三核架构。对于多核架构,保证内核间的通信尤为重要。对于内核间通信,首先是对通信接口的硬件设计与通信机制的研究,然后着重介绍ARM支持下的嵌入式Linux的接口设备驱动的开发,包括通信接口HPI、SPI的驱动。最后完成驱动测试,整个系统运行稳定。     

基于OMAP处理器的核间通信机制设计与实现

为满足嵌入式多核数控系统高速、高精的应用需求,针对现有多核通信延迟过高、通信数据量过小等不足,研究基于ARM与DSP双核架构嵌入式数控系统,设计并实现一种基于该数控系统平台的多核数据通信机制。该通信机制基于共享内存实现,包括硬件驱动实现、内存划分、通信同步、共享缓存池建立以及通信协议搭建等关键部分。针对双核间数据传输延迟和数据传输量2个影响系统性能的重要参数开展实验测试,并于实际数控系统环境进行应用测试,结果表明,该通信方法可满足ARM与DSP双核架构的嵌入式数控系统2 MB数据通信量与20 ms通信延迟的性能需求。     

基于OMAPL138的视频监控烟雾检测系统

基于低功耗浮点DSP+ARM双核架构的高性能芯片OMAPL138,开发一个带烟雾检测功能的视频监控与处理系统。该系统利用Davinci异构多核通信的基础组件SysLink,实现了视频信号在异构多核处理器之间的通信与处理,具有体积小,功耗低,算法实现灵活高效,可以脱离计算机独立运行等特点。在OMAPL138的DSP端运行了基于图像频度特征的烟雾检测算法,综合运用频度图像和灰度图像相对于基准图的相关系数,既能检测浓烟也能检测稀薄烟雾,并利用烟雾的独有特征避免了物体移动与光照变化等场景引起的误检测。     

一种互补型多处理器系统中OS间通信接口设计

介绍了PXA255、TMS320DM642和SM501嵌入式多处理器的主要特点以及主机接口（Host Port Interface,HPI）的原理。提出了一种基于互补型多处理器系统中操作系统间的通信接口设计方法。以一个集成3个嵌入式微处理器于单板的嵌入式多媒体系统为硬件平台,叙述了运行在数字信号处理器（DSP）上的实时操作系统μC/OS-II 如何通过DSP的HPI与运行在ARM处理器上的Linux操作系统进行任务通信和数据传输的实现过程。     

异构多核处理器体系结构设计研究

多核技术成为当今处理器发展的重要方向,异构多核处理器由于可将不同类型的计算任务分配到不同类型的处理器核上并行处理,从而为不同需求的应用提供更加灵活、高效的处理机制而成为当今研究的热点.本文从体系结构的角度探讨了异构多核处理器设计中的关键点,从内核结构、互连方式、存储系统、操作系统支持、测试与验证、动态电压调节等方面分析...     

RT-ROS: A real-time ROS architecture on multi-core processors

ROS, an open-source robot operating system, is widely used and rapidly developed in the robotics community. However, running on Linux, ROS does not provide real-time guarantees, while real-time tasks are required in many robot applications such as robot motion control. This paper for the first time presents a real-time ROS architecture called RT-RTOS on multi-core processors. RT-ROS provides an integrated real-time/non-real-time task execution environment so real-time and non-real-time ROS nodes can be separately run on a real-time OS and Linux, respectively, with different processor cores. In such a way, real-time tasks can be supported by real-time ROS nodes on a real-time OS, while non-real-time ROS nodes on Linux can provide other functions of ROS. Furthermore, high performance is achieved by executing real-time ROS nodes and non-real-time ROS nodes on different processor cores. We have implemented RT-ROS on a dual-core processor and conducted various experiments with real robot applications. The experimental results show that RT-ROS can effectively provide real-time support for the ROS platform with high performance by exploring the multi-core architecture.     

YHFT-QDSP: High-Performance Heterogeneous Multi-Core DSP

Multi-core architectures are widely used to enhance the microprocessor performance within a limited increase in time-to-market and power consumption of the chips.Toward the application of high-density data signal processing, this paper presents a novel heterogeneous multi-core architecture digital signal processor(DSP),YHFT-QDSP,with one RISC CPU core and 4 VLIW DSP cores.By three kinds of interconnection,YHFT-QDSP provides high efficiency message communication for inner-chip RISC core and DSP cores,inne...     

基于多层AHB架构的多核SoC设计

设计并实现一个基于多层AHB架构的多核异构片上系统。以ARM和DSP处理器为核心,对控制密集型任务和计算密集型任务进行合理分配并高效执行。采用分布式存储和共享存储相结合的存储器配置方案,保证数据完整性与程序并行性。利用基于多层AHB的开关矩阵结构,使不同主设备在不竞争同一个从设备时可并行访问总线。实验结果表明,该系统的资源消耗和延迟较小,可支持较大的网络带宽。     

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.     

基于BMP架构的多核差异化运行技术研究

随着高速网络及多核处理器技术的快速发展,业务应用的复杂度也在日益增加。为了保证复杂业务的吞吐量及实时性,基于BMP架构提出了多核环境下操作系统任务差异化运行方案,将多核处理器分为数据面与控制面,数据面核的处理能力提供给高性能要求的循环任务使用,控制面核的任务处理不影响数据面核的性能。方案在Linux内核上进行了改造实现,实验结果表明,可有效提升复杂业务实时响应及业务吞吐能力。     

混合粒子群算法的异构多核处理器间任务调度

针对异构多核处理器间的任务调度问题,为了更好地发挥异构多核处理器间的平台优势,提出一种基于将有关联的且不在同一处理器上的任务进行复制的思想,从而使每个异构多核的处理器能独立执行任务,来减少不同处理器之间的通信开销,并且通过混合粒子群算法(HPSO)来调度异构多核处理器中的任务,避免由于当任意一个异构多核处理器由于任务分配过多而导致计算机不能及时且准确地得出结果.最后实验证明,对比传统的启发式分配方案和常见的遗传算法(GA),基于任务复制思想分配方案和混合粒子群算法(HPSO)具有更好的求解能力,并且可以提供执行时间更少的调度分配方案,具有较好的应用价值.     

基于双口RAM的ARM与DSP通信接口设计

提出了一种基于双口RAM的ARM与DSP通信接口的设计方案。该接口以ARM为主处理器、DSP为协处理器,ARM通过在Linux系统上建立的DSP任务管理线程实现DSP任务的管理和调度工作,DSP完成ARM下发的数据计算和处理工作,两者通过双口RAM交换数据。实际应用表明,该接口充分利用了两个处理器的功能特性,数据传输速度快,适用于ARM与DSP间需要进行大量数据交换的场合。