【摘要】： 隨著社會需求的不斷發(fā)展,在軍事、航天等高精領(lǐng)域中對嵌入式系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性等要求也不斷提高。為了開發(fā)更高性能的嵌入式系統(tǒng),并行計算成為提高嵌入式系統(tǒng)的計算速度和可靠程度的有效手段。由Orbita公司正在開發(fā)中的嵌入式并行處理器S698P,是應(yīng)用于導(dǎo)彈、火箭飛行控制系統(tǒng)和衛(wèi)星信息處理等嵌入式場合的,基于SPARC結(jié)構(gòu)的芯片級高性能并行計算平臺。S698P采用了SMP(Symmetric Multi-Processing)技術(shù),通過集成4個S698M微處理器來實現(xiàn)并行,以達到提高處理器性能的目的。 為了使S698P的開發(fā)設(shè)計人員在研發(fā)過程中能夠目標(biāo)明確地針對關(guān)鍵點采取相應(yīng)措施,不斷優(yōu)化設(shè)計結(jié)果,需要為S698P進行性能評測。但目前針對應(yīng)用于特定領(lǐng)域的嵌入式并行計算系統(tǒng),國內(nèi)外并未就此制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。本文在總結(jié)了國內(nèi)外現(xiàn)有的并行系統(tǒng)測試方法和一些嵌入式系統(tǒng)測試的實驗的基礎(chǔ)之上,提出了一套針對S698P嵌入式并行處理器的性能評測方法。并從S698P的應(yīng)用角度出發(fā),選用eCos(Embedded Configurable Operating System)操作系統(tǒng)為平臺,采用在航空航天領(lǐng)域比較常用的算法作為測試算法,通過在S698P的仿真器GRSIM上采用單核模式和多核模式進行對比,進而給出其并行性能的評估。 eCos操作系統(tǒng)是一種新興的嵌入式操作系統(tǒng),具有可配置、體積小、可移植性強等特點。因此,eCos操作系統(tǒng)非常適用于航天、車載設(shè)備、電訊等領(lǐng)域。目前,eCos操作系統(tǒng)對大部分的硬件平臺都已有良好的支持,但S698系列芯片問世時間尚短,eCos僅對其提供了硬件層的支持。因此,本文在對eCos的研究方面,首先實現(xiàn)了將eCos系統(tǒng)向S698P平臺上的移植,并在此基礎(chǔ)上對如何在eCos系統(tǒng)下的實現(xiàn)并行應(yīng)用進行了詳細(xì)的介紹。
【圖文】：

圖 1-1 S698P 結(jié)構(gòu)圖FIG 1-1S698P Embedded processor chart其中，S698M微處理器也是由珠海Orbita公司自主知識產(chǎn)權(quán)，完全國產(chǎn)化設(shè)計生產(chǎn)的，是高性能的、SPARC V8 架構(gòu)的、32-bit RISC嵌入式微處理器[4][5]。可用于嵌入式SOC設(shè)計及FPGA平臺上開發(fā)和驗證AMBA模塊。S698M包括如下部分：(1)整數(shù)運算單元 IU(Integer Unit)；(2)浮點運算單元 FPU(Floating-Point Unit)和協(xié)處理器；(3)內(nèi)存管理單元：S698P 支持 32 位的虛擬地址映射和 36 位的物理映射，最多可支持 3 級頁表；(4)片上調(diào)試單元 DSU(Debug Support Unit)：DSU 有四個觀察點寄存器，每個寄存器可以保存一個在任意地址范圍內(nèi)的斷點。同時 DSU 還支持單一步進，指令追蹤和硬件斷點/觀察點控制；(5)AMBA 總線：各處理器通過 AMBA AHB 總線共享存儲器控制器，存儲器控制器支持對 SRAM，PROM 和 SDRAM 的訪問�？偩�仲裁采用輪詢協(xié)議，往復(fù)循環(huán)；

圖 2-1 eCos 層次結(jié)構(gòu)圖FIG 2-1 The eCos level chart塊化設(shè)計，將不同功能的軟件分成不同的組件，這些組件位于系統(tǒng)的不同層次，，這種層次結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了eCos的可配置性和可擴展性。圖 2-1 是eCos系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)圖[29]。構(gòu)的最底層是硬件抽象 HAL，它負(fù)責(zé)對目標(biāo)系統(tǒng)硬件平臺括對中斷和例外的處理，為上層軟件提供硬件操作接口。象層，就可以將整個 eCos 系統(tǒng)包括基于 eCos 的應(yīng)用移植其上是系統(tǒng)引導(dǎo)程序 RedBoot，GDB 工具及設(shè)備驅(qū)動程序s 的核心組件，也是系統(tǒng)的一個可選組件，一些較為復(fù)雜的內(nèi)核提供了多個可供選擇的調(diào)度器，它還具有一個多線程，同時還支持對稱多處理器 SMP 系統(tǒng)，eCos 內(nèi)核提供了全滿足嵌入式應(yīng)用的需求，內(nèi)核還負(fù)責(zé)對中斷和異常進行- 13 -
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TP332

【參考文獻】

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本文編號：2677447