Trace Cache及Trace处理器技术

Trace Cache和 Trace处理器着力解决取指令的带宽 ,是一种颇具潜力的技术。本文在介绍 Trace Cache技术的基础上 ,结合 IL P研究的现状 ,提出了未来 Trace相关技术的研究方向。

片上trace:嵌入式处理器的有效调试和优化技术

片上trace技术弥补了传统调试方法的不足,可以实现对嵌入式软件的非入侵调试。首先分析了当前主流调试方法的不足,论述了trace与断点调试方法互为补充的关系,而后介绍了YHFT系列DSP的片上trace系统TraceDo的功能与结构,并解释了路径trace的原理和工作过程,最后讨论了片上trace的应用。

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。

面向多核片上Trace数据流合成的队列调度算法设计及实现

多核片上Trace数据流包含各处理器核中用于调试的实时运行信息,经由专用数据通路和输出管脚传输.用于多Trace数据流合成的队列调度算法是影响片上Trace系统性能的关键技术之一.针对Trace数据流合成的特点,提出一种基于服务请求门限和最小服务粒度双重约束的懒惰队列调度算法.该算法通过设置各队列的服务请求门限控制队长分布,通过设置最小服务粒度和懒惰服务切换减少队列切换开销.提出基于溢出的缓冲利用率指标,用于评价调度算法设置队列优先级的实际效果.实验结果表明,能够按设置的队列优先级充分利用缓冲容量,有效降低各缓冲队列的溢出.用Verilog硬件设计语言实现了该算法并进行逻辑综合.同某主流算法比较,面积增加2015μm2,平均溢出率降低30%.

一种处理器无关的trace协处理器自动产生方法

本文提出了体系结构无关的程序热trace提取方法,把基于trace的软硬件划分从机器代码层次提高到了中间代码表示的控制数据流图层次,从而实现了处理器体系结构无关的trace协处理器自动产生方法;提出了基于散列签名的trace预测方法,支持包含环路结构的trace预测,提高了平均命中率.基于上述工作实现的协处理器自动产生方法,可以作为系统级设计优化工具应用于现有的SoC软硬件开发流程.实验表明,与基于机器指令trace的方法相比,本文方法获得的系统平均性能提高了22.6%.

多核处理器片上网络trace压缩方法

针对多核处理器的硅后调试和验证的困难，研究了克服这一困难的重要手段——对处理器片上网络（NOC）的trace信号的抓取。由于片上网络的trace数量庞大，为满足片上存储资源和trace实时导出带宽的限制，需要对trace进行压缩处理。和传统的单核或片上系统（SOC）平台不同，多核处理器的应用复杂，因而片上网络trace噪音大，分布复杂，用传统的trace压缩算法不易取得高的压缩率。针对上述特点，提出了一种多核处理器的片上网络trace的压缩方法。该方法对地址信息采用动态提取平稳数据块的方法进行分别压缩，对时间信息采用多粒度和Huffman编码结合来精确压缩，满足了多核处理器调试的需要。相比于传统的压缩算法，该方法更有针对性。多核通用处理器的片上网络trace的压缩实验表明，该方法的压缩率比已有方法高6倍。

面向推断执行处理器的Trace压缩方法

实时收集应用程序在处理器中的trace信息对于硅后验证和软件调试具有重要意义.受限于处理器片上存储资源和通信带宽,为了提高trace信息的压缩效率以进行实时调试,提出一种面向推断执行处理器的实时trace压缩方法.该方法充分利用推断位和程序计数器(PC)的冗余特性,分别采用两级压缩后输出,保证了PC值的局部性和整个trace信息的完整性.在SuperV DSP中进行验证的结果表明,文中方法比传统方法的压缩率平均提高21.95%,可以更好地满足推断执行处理器的实时调试需求.

采用微功耗控制器提高光伏效率

该文从理论上分析了采用太阳自动跟踪控制装置可提高太阳转换效率的空间 ;并阐述了采用不同于传感器方式的定时跟踪法的电路实现原理。这种电路不仅省去传感器和相关电路的能耗 ,更重要的是在该电路中可以实现最省电的休眠工作模式 ,使采用太阳自动跟踪控制装置后提高转换电能成为现实。该文还对比了固定安置的太阳电池板和采用了太阳自动跟踪控制装置的太阳电池板在相同条件下的转换效率。

向日葵型跟踪太阳智能发电装置的研制

针对现有太阳能光伏发电装置能量转换效率较低的缺陷,设计开发了一种光机电结合的微功耗智能太阳跟踪装置。该装置采用了不同于传感器方式的定时跟踪电路,省去传感器和相关电路的能耗,充分利用了微电脑中最省电的休眠工作模式,并利用最小的功耗驱动太阳能电池组件跟踪太阳,以大幅度提高太阳能的转换效率。考虑到全国地域的差异该装置设计了用户自行设置时间等功能。通过两种太阳电池实验比较,证明该装置能大幅度提高太阳能的转换效率。

VLIW处理器系统级验证平台的设计与实现

本文提出了一种新的VLIW处理器验证平台的实现方法。采用寄存器跟踪技术,建立了一个与RTL模型一致的抽象功能验证模型,基于VXI总线测试技术,实现了高度集成化的系统芯片验证平台,弥补了单一验证技术的不足,设计期功能仿真满足测试覆盖率的要求,并与板级功能测试仿真保持一致,充分证明了方法的有效性。

多核处理器YHFT-QDSP的调试系统

YHFT-QDSP是一款多核处理器。为满足其并发调试和实时调试的需要,在原有单核调试系统的基础上设计实现了多核同步调试系统和片上实时追踪系统(片上Trace)。多核同步调试提供了命令广播和断点同步触发等并发程序协同调试的功能;片上Trace通过专用硬件记录程序执行路径和数据读写等信息实现非入侵实时调试。本文从原理、结构和软硬件实现等方面介绍了该调试系统。

智能样品处理器消解—原子荧光光谱法测定生活饮用水中微量硒

目的建立智能样品处理器消解、氢化物发生—原子荧光法测定生活饮用水中硒的分析方法。方法以智能样品处理器对水样进行前处理,对智能处理器消解参数、仪器条件、还原剂浓度、载流浓度和铁氰化钾掩蔽效果等试验条件进行研究和优化;在最佳条件下,采用原子荧光法进行测定。结果硒标准曲线的回归方程为If=71.88c+1.575,方法的检出限为0.033μg/L,在0.033μg/L^50μg/L线性关系良好,相关系数r=0.9999。方法加标回收率为94.0%~102%,相对标准偏差(RSD)为0.8%~2.2%。结论该方法操作简便,安全,快速,精密度、准确度较高,适用于生活饮用水中微量硒的测定。

Android手机中基带跟踪数据的导出功能设计

本文主要基于现有Android手机系统框架设计了一种基带跟踪数据导出方案。对方案的总体框架、AP侧的软件流程、CP侧跟踪数据发送流程、串口通信机制的设计进行了详细说明,并给出了方案验证。在由三星公司Exynos 4412四核AP芯片和重邮信科公司C6310双模CP芯片组成的手机硬件系统上实现和测试了该方案。实验结果表明,该基带数据导出方案在实际产品中具有良好的可靠性和可行性。

轻小型高速信号处理器及其在飞行器中的应用

基于多DSP的高速信号处理器,研制成功了一种飞行器载的轻小型、高精度电视跟踪观测设备,详细介绍了该设备的工作原理、主要软硬件组成及其推广应用价值。

WAMS中PMU的完整周期抗混迭同步采样方法

基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量装置(PMU)是广域测量系统(WAMS)的重要组成部分。提出一种基于GPS同步时钟和数字信号处理器(DSP)以及高速AVR单片机的双CPU 同步相量测量装置;利用DSP的一个输入捕获单元捕获GPS秒脉冲并同步到32位高精度定时器,控制每个周期采样的起始时刻,利用另一个输入捕获单元捕获频率并把相应的采样周期传送给 16位定时器的周期寄存器控制该完整周期的采样间隔,从而建立了完整周期抗混迭同步采样方法,避免了因频率变化而引起的采样混迭现象;利用DSP的高精度时钟配合同步信号源以提高同步时钟的可靠性。

基于汤普森采样的模糊测试用例变异方法

模糊测试是漏洞分析技术中的一项代表性技术,其通过生成一组测试用例来测试程序,并在执行过程中观测异常,从而查找错误或识别安全漏洞.AFL是当前一款主流的开源模糊器,本文在分析AFL的基础上,针对测试用例变异环节的变异操作选择方法进行改进,提出了一种基于汤普森采样的模糊测试用例自动化变异方法,并实现了工具TPSFuzzer,支持对二进制程序进行模糊测试.其主要思想是通过将模糊测试中变异操作选择问题转化为多臂赌博机问题,结合汤普森采样优化算法,在特定程序上自适应地学习变异操作的概率分布;同时将硬件程序追踪机制与AFL相结合,以辅助进行路径信息获取和变异操作选择,从而提高AFL的测试效率和路径覆盖率.本文选取LAVA数据集和两个真实二进制程序作为测试集,通过与PTFuzzer的对比实验分析得出,TPSFuzzer可以产生更高的代码覆盖率和更好的测试效率.

RFAI:基于硬件捕获配置信息

为了用硬件捕获发生频率相对较高的事件中满足人为界定的重要性事件,提出了捕获机制RFAI.此机制将在程序运行过程中发生频率相对较高的事件收集到缓存中,然后用人为界定的重要性标记出重要的事件,这些事件对于程序运行时优化,具有更好的优化价值和稳定性.

嵌入式处理器中跟踪缓冲的设计考虑

跟踪缓冲可以记录程序执行的历史轨迹,这在各种在线仿真器(ICE)和逻辑分析仪中得到了广泛的应用.文章主要讲述了嵌入式系统中的跟踪缓冲的设计思想,并介绍了嵌入式系统领域中的不同架构处理器中跟踪缓冲的设计方法,对它们所表现的性能差异也进行了简单的评估.

基于混合踪迹的智能处理器模型和评估分析

近年来,紧耦合智能处理器在资源受限的边缘侧智能处理器应用中受到了广泛关注.但是针对主协处理器在流水线耦合关系做早期设计空间探索时,存在硬件资源关系共享性,数据通路结构复杂多样化以及片上主协计算特征异构性的特点,使得针对智能处理器的仿真评估建模面临着挑战.本文针对紧耦合智能处理器的结构特点,将硬件结构抽象成为软件仿真模型框架,通过对主协处理器基本硬件资源分析,分解指令控制的不同数据通路,设计智能处理器仿真模型.将主处理器与智能协处理器分别采用踪迹仿真和模型解析的方法,引入混合踪迹记录时间戳以统计部件访问信息,结合基于解析的性能评估算法,实现对智能处理器的性能评估.实验结果表明,基于混合踪迹的智能处理器模型和评估分析可以有效的解出智能计算的实际执行结果,并评估得到硬件的性能,包括延时,能耗和功耗等重要参数.

悬挂运动控制系统中软件算法设计与综合调试

本设计以微控制器AT89C52为核心,用直线差补和圆弧插补法实现电机的控制。在充分考虑非电因素引起运动误差的基础上,根据规定的运动轨迹,建立完善的数学模型。在软件方面,为了有效解决汇编语言除法运算引起的程序的复杂性,巧妙地通过查表方法,把除法运算转化为定点数加法运算,大大简化了编程量。驱动电路均采用光电耦合器隔离以避免干扰,软件部分利用抗干扰技术进行优化,提高系统可靠性。