一种嵌入式操作系统对多处理器的支持方法.pdf

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1、第16卷2006年10月计算机技术与发展COMPUⅡRTECHNOLOGYANDDEVELOPMENT、，01．16Oct．2006一种嵌入式操作系统对多处理器的支持方法宋伟，杨学军(国防科技大学计算机学院，湖南长沙410073)摘要：提高嵌^式系统性能的最有效的方法就是在嵌入式系统中采用多处理器结构，文中结合某嵌人式计算机系统的研发工作，总结提出一种基于共享内存多处理器体系结构的分层的模块化的多处理器支持层的结构。井以嵌人式实时操作系统RTEMS为实现平台，通过在RTEMS的用户层和核心层之问实现了这样的一个多处理器支持层结构，验证了该结构对多处理器支

2、持的有效性。关键词：嵌入式；多处理器；RTEMS中囤分类号：1秘01文献标识码：A文章编号：1673—629X(2006)0195—03ASupportWayofEmbeddedOperatingSystemtoMultiprocessorSONGWel，YANGXue-jan(ComputerInstitute，TheNatkmalUniversityofDefenceandTechnology，Changsha410073，China)Abstract：Themosteff酣ivewaytoiml：cOve帅渊dsystem’3performance

3、istousemultilaoceaⅪrinthissystem．Basedonan衄b。ard∞mputerre．arch，thisarticleputsforwardalayeredmodularmultiproeemorsupportlevelstzuetureonImsisofshB．1-ememorymultiprocts-sotarchitectureThismultiprccezsorsup!tortlevelstructurewillbeachievedbetweenRTEMS’IWlevelanditsoorelevelwhichwil

4、lproveRE吣’dfectivesupporttomuldprocegor．Key咖陆：哪bedded；I硼ltipr∞e卿；RTEm0引言随着嵌入式系统应用领域的不断拓展，许多应用对嵌入式系统的计算能力和实时性都提出了较高的要求，致使普通的单处理器嵌入式系统已经无法满足应用的需求。与此同时，随着处理器芯片的廉价化，以多处理器并行处理来提高嵌入式系统的性能已成为必然的趋势。以星载计算机的发展为例，早期的星载计算机只进行简单的星务管理和通讯工作，不需要进行大规模数据的处理，单处理器星载计算机的处理能力足以满足需求。而随着星载应用的发展，星上大规模的数据

5、处理已成为一种发展趋势．普通的单处理器处理能力有限，显然已经无法满足需求。而多处理器的并行星载计算机不仅可以大幅度提高计算性能而且还可以提高星载计算机的容错能力。然而嵌入式系统的并行化所带来的直接问题就是对嵌入式操作对多处理器的支持的要求。本文结合某嵌入式计算机系统的研发工作，提出一种基于共享内存多处理器体系结构的分层的模块化的多处理器支持层的结构。并以嵌入式实时操作系统RTEMS为实现平台，通过在RTEMS的用户层和核心层之间实现了这样的一个多处收稿日期：2tXl6—07—28作者简介：来伟(1981一)，男。顶士研究生，研究方向为并行操作系统；杨学军

6、，教授．博导，研究方向为计算机系统结构、并行操作系统和并行编泽。理器支持层结构．验证了该结构对多处理器支持的有效性。1嵌入式操作系统对多处理器的支持方法嵌入式系统的资源有限，所以嵌入式操作系统的设计应该采用一种模块化的设计方式，使系统的各模块具有可裁减性．可以根据用户的需要以及硬件环境的限制适当地增减模块。出于模块化设计的考虑嵌入式操作系统对多处理器的支持也应该作为一个系统模块结构而存在，称该模块为多处理器支持层。另外出于系统可用性的考虑，将多处理支持层设计成一种分层结构，既可以向高层用户隐藏底层的硬件结构，又方便了系统硬件平台的移植，使之具有通用性，便

7、于嵌入式系统的开发。总之嵌人式操作系统对多处理器的支持应该作为一个分层的模块化结构单独存在于系统内。为实现这种分层的模块化的结构在系统的用户层与内核层之间建立一个依赖于共享内存的硬件支持，采用消息传递的通信方式的多处理器支持层用以向用户提供多机支持。将这种多处理器支持层分为MPCI接口层、共享内存实现层、与硬件相关实现层三个组成部分，其结构层次如图1所示。*MPCI接口层：为上层应用服务组件提供一套基于包的消息传递接口。j96计算机技术与发展第16卷图1多处理嚣支持层结构*共享内存实现层：基于共享内存的MPCI接口的实现模块。*与硬件相关实现层：主要涉及

8、到内存编址、地址格式转换、互斥访问(锁)、机间中断产生方式等与硬件相关的代码。此