一种非对称多核SDR的任务调度和分配算法

针对软件无线电(SDR)应用同步数据流的特点,提出一种非对称多核SDR的任务调度和分配算法。该算法综合考虑任务之间的通信时间和任务固定流水,保证任务调度和分配的通用性和并行性。利用整数线性规划(ILP)方法对任务调度和分配进行建模,采用任务拆分方法优化调度和分配的结果,进一步提高任务调度和分配的执行效率。在目标SDR平台上实现IEEE 802.11a频偏估计处理的任务调度和分配,实验结果表明,该算法能提高5.97%的软件无线电平台吞吐量和3.03%的处理器核平均利用率,并减少34.31%的处理器核最长空闲等待时间。

一种面向非对称多核处理器的综合性调度算法

在非对称多核处理器上进行任务调度时，现有的操作系统调度器没有考虑其非对称性．针对单一指令集非对称多核处理器上的操作系统调度问题，首先建立线性规划模型，分析各种因素，得出行为匹配、减少迁移和负载均衡的调度原则．然后，基于调度原则提出一种综合性调度算法．该算法包括两个部分：1）集成负载表征，提出集成行为的概念，全面衡量任务的整体性和阶段性行为；2）基于集成行为的调度算法，有效开发非对称多核处理器的特性，能够保证各核心负载均衡，同时可以避免不必要的任务迁移．另外，该算法通过参数调整机制实现了算法的通用性．该算法是一种综合处理任务的整体性和阶段性行为，并具备通用性的调度算法．实际平台上的实验结果表明，该算法可通用于多种环境，且性能比其他对应算法提高6％-22％．

非对称多核处理器上的操作系统集成调度

相对于对称多核处理器,非对称多核处理器具有更高的效能,将成为未来并行操作系统中的主流体系结构.对于非对称多核处理器上操作系统的并行任务调度问题,现有的研究假设所有核心频率恒定,缺乏理论分析,也没有考虑算法的效能和通用性.针对该问题,该文首先建立非线性规划模型,分析得出全面考虑并行任务同步特性、核心非对称性以及核心负载的调度原则.然后,基于调度原则提出一个集成调度算法,该算法通过集成线程调度和动态电压频率调整来提高效能,并通过参数调整机制实现了算法的通用性.提出的算法是第一个在非对称多核处理器上结合线程调度和动态电压频率调整的调度算法.实际平台上的实验表明:该算法可适用于多种环境,且效能比其他同类算法高24%～50%.

一种面向非对称多核处理器的虚拟机集成调度算法

在计算机体系结构领域,非对称多核处理器将成为未来的主流.对于非对称多核处理器上的虚拟处理器调度问题,现有研究缺乏理论分析,且没有考虑虚拟处理器的同步特性.针对该问题,文中首先建立非线性规划模型,分析得出全面考虑虚拟处理器同步特性、核心非对称性以及核心负载的调度原则.然后,基于调度原则提出一个集成调度算法,该算法定义了效用因子、比例系数、比例资源的概念,结合虚拟处理器的同步特性和核心的非对称性对资源和负载进行全面度量;同时通过运行队列分解降低调度开销.提出的算法是第一个在非对称多核处理器上利用虚拟处理器同步特性的调度算法.实际平台上的实验表明：该算法实现了公平调度,并且性能比其他同类算法提高19％～48％.

非对称多核体系下的阿姆达尔定律性能模型研究

阿姆达尔定律研究并行计算的性能并指出任务的极限所在,为了突破这一瓶颈而提出的非对称多核硬件架构则需要适合的性能模型来支撑其理论价值.新的量化模型引入了具体的核配置等参数,通过分析比对两种架构下的加速比,得到了任务性能在非对称体系上优于对称架构的结论.该模型同时发现,遵循一定的设计规则来转换对称体系至非对称架构可以很大程度上优化整个系统.

嵌入式非对称多核并行软件设计

多核处理器结构已经从通用计算领域延伸至嵌入式计算领域,并成为嵌入式处理器主流发展形式.为了解决传统串行软件无法有效利用嵌入式非对称多核处理器计算资源的问题,提高嵌入式多核处理器的性能表现,对非对称多核结构和相应的并行方式进行研究.针对嵌入式非对称多核处理器的特殊结构,提出了组件化设计的混合并行软件,建立了非对称多核处理器的并行执行环境,可以充分利用系统的计算资源,提升系统计算性能.

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.

一种基于异构多核处理器的共享内存设计

随着集成电路技术的日趋复杂化,嵌入式技术实现了从单核向多核的发展,在航空、航天、汽车等领域中,非对称多核处理器已成为现今主流的异构多核处理器架构。非对称多核处理器采用不同类型和不同核心数量的处理器单元,多个处理器运行各自的独立应用程序且相互之间隔离。为了充分发挥异构处理器的多核特性,针对非对称多核处理器不同核部署不同应用,多核之间的通信技术非常关键,因此设计了一种基于异构多核处理器的共享内存实现核间的数据交互,并在实际工程实践中验证了该方法的实用性。

非对称多核架构通信处理器提供突破性性能

LSI公司推出专为无线基础设施应用设计的Axxia系列通信处理器。Axxia通信处理器采用突破性LSI Virtual Pipeline消息传递技术，将为用户提供更快速和稳定的性能，可满足视频流、Web浏览和高质量数字语音等高要求无线应用的需求。

基于共享内存的ZYNQ7010双核通信设计与实现

ZYNQ7010包括2个可以同时独立运行可执行程序的Cortex-9处理器,是一种非对称多核芯片。为解决ZYNQ7010双核间的高速通信问题,在深入研究ZYNQ7010的硬件结构的基础上,利用双核共享OCM(On Chip Memory)资源的特点,提出了一种基于共享内存的简单有效的双核通信方法。该方法利用ZYNQ7010双核共享OCM资源,使2个处理器在不依赖操作系统的情况下实现了双核通信。通过测试及在实际项目中的应用,证明该方法可以为双核间提供高速、可靠的通信。

基于Zynq多核运行设计

多核处理器主要包括两种,即对称多核处理器(SMP)和非对称多核处理器(AMP)。目前大部分通用多核处理器是SMP,各个CPU是平等的,共享操作系统、内存和外设等资源;AMP大多是嵌入式多核处理器采用的架构,由一个主CPU控制系统运行和资源分配,从CPU执行主CPU的命令或者预定义任务。Zynq是Xilinx推出的全可编程芯片,是以ARM为核心,以FPGA作为可编程外设的全新架构处理器。Zynq包括两个可以同时独立运行可执行程序的Cortex-A9处理器,是一种非对称多核芯片。主处理器控制整个系统,从处理器执行主处理器的指令或者预定义任务,两个处理器是一种主从关系。文中CPU0是主处理器,控制系统和共享资源,CPU1是从处理器,OCM做CPU0和CPU1通信的共享内存。实现了启动Zynq的双核CPU,各自同时运行裸机程序,通过共享内存,实现了CPU之间的通信,并将运行信息在OLED上显示出来。

多核嵌入式实时操作系统(RTOS)综述

从1981年第一个商业嵌入式实时操作系统VRTX/OS的出现,嵌入式实时操作系统已经过三十多年的发展。本文对嵌入式相关的文献进行了调研,发现随着嵌入式芯片多核技术的日趋成熟和广泛应用,嵌入式实时操作系统对多核处理器提供了一定的支持,包括对称多核(SMP)和非对称多核(AMP),但也仍然存在多核并发控制、任务调度等问题。在分析RTOS的研究现状后,得出了今后RTOS的研究热点有异构多核支持和物联网应用。

高性能小型无人机导航计算平台设计

针对小型无人机长航时、高精度的导航要求,研究了一种低成本、高性能小型无人机组合导航系统。构建了由惯性元件、气压高度计和双天线GPS姿态测量系统构成的组合导航计算平台,采用了基于FPGA的SOPC技术,实现了系统功能的高度集成。针对信息融合算法中滤波延时较大的问题,采用了非对称双核的设计,在进行卡尔曼滤波的同时完成了捷联解算,大幅提高了导航信息的更新频率。

电力分布式智能配电终端控制芯片实时增强技术概述

随着“双碳”目标下新型电力系统的发展,分布式新能源广泛接入配电网形成新型有源配电网,信息交互和实时控制多形态新业务不断涌现,传统的云-端协同业务架构已无法负荷新业务实时处理的需求,业务架构逐步向“云-边-端”协同的分布式部署发展,业务数据就地化实时处理需求凸显。本文基于新型有源配电网业务特性,分析了电力分布式智能配电终端控制芯片的新需求。然后,针对诊断识别等弱实时算法加速方面,分析了基于CPU的内核级弱实时增强技术;针对强实时数据预处理方面,分析了不同硬件加速器技术及其特色应用情况;针对实时、非实时多业务融合问题,分析了不同异构架构方式下多业务数据实时交互的特性。通过研究分析,基于非对称多核异构的可重构片上集成系统更适合多业务融合场景下系统实时性需求。最后,对存算一体、chiplet等新兴技术进行了展望。通过分析新型有源配电网业务特性,本文提出电力分布式智能配电终端控制芯片的新需求,探讨了不同技术在实现这些需求方面的优缺点,对未来电力系统的未来发展和优化具有重要的参考价值。