【硕士论文】实时系统中软硬件任务协同调度的研究与实现.pdf

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1、分类号UDC密级Y853849学位论文实时系统中软硬件任务协同调度的研究与实现作者姓名圭垄生指导教师姓名巫鏖缱型整撞塞i垦盘堂焦!塾銎茎鱼王猩鲎堕申请学位级别亟±学科类别三堂学科专业名称盐差垫丛堡垒墨逾论文提交日期妇厶生上旦论文答辩日期砬占生兰旦学位授予日期评阅人答辩委员会主席主蓖夏．耋蛭东北大学2006年2月东北大学硕士学位论文实时系统中软硬件任务协同调度的研究与实现摘要随着嵌入式系统功能和性能要求的不断提高，嵌入式硬件和软件都在寻求新的设计思想和突破。可编程片上系统(SOPC)设计是一个崭新的、富有生机的嵌入式系统设计技术研究方向。可编程片上系统已经集成了许多构件，包括内存、FPGA

2、、一系列外部设备和IP核，甚至集成了CPU核。这些资源的管理和共享问题越来越受到设计者的关心。本文按照软硬联合设计的思想，提出一个基于可编程片上系统的支持软硬任务协同调度的实时操作系统框架，帮助设计者建立自己的系统平台。本文讨论支持软硬协同调度操作系统内核以及它在可重配嵌入式系统中的系统结构；提出一个实时在线的FPGA分区模型，并设计和实现相应的分区算法，同时应用到软硬件任务协同调度的实时操作系统框架中；讨论了可重配硬件资源和内存的管理；阐述软硬件任务的调度模型，讨论了任务状态转换和任务切换方面的问题，建立了一套软硬件任务相互间的通信机制，实现了软硬件任务间相互通信的一致性。本文叙述了系

3、统框架主要部分的研究与实现，提出了一个研究案例，并验证了本文提出的系统框架。通过实验验证本文提出的实时操作系统内核可以减少整个系统的设计成本，提高任务的整体运行速度，有利于实现软硬件的无缝集成，有利于帮助设计者建立自己的系统平台。最后对整个系统做出总结，并对系统进一步发展和应用前景进行了展望。关键词嵌入式系统，片上可编程系统，协同设计，协同调度，实时操作系统．II—东北大学硕士学位论文ABSTRACTResearchandImplementationofHardware／SoftwareCo—schedulinginReal-timesystemAbstractAstherequirem

4、entsofembeddedsystem‘Sfunctionandperformanceincreasecontinually，boththeembeddedhardwareandsoftwareseeknewideaandbreakthroughofdesign．TheSOPC(SystemonProgrammableChip)designisabrand—newandpromisingresearchdirectionofembeddedsystemdesigntechnologyTheSOPChasintegratedSOmanycomponents，includingmemory

5、，FPGA，aseriesofperipheralequipmentsandIPCore，SOmuchasIPprocessorcore．Theissueofthemanagementoftheseresourcesanatheirshafingwillbecomemoreofaconcernofdesigner．Astheideaofhardware／softwareCo—design，thispaperpresentsakernelofRTOSwiththeabilitytoCO—scheduleHW／SWanddiscussesitsarchitectureindetailforr

6、econfigurableembeddedsystems．Itcanhelpthedesignersbuildtheirsystemplatform．Tllispaperaddressesallefficientrun—timepartitioningmodelforblockpartitioningofFPGAanddesignandimplementpartitioningalgorithm．AtthesametimeapplyittotheRTOSwithHW／SWCO—scheduling．Thepaperdiscussestheissuesofthemanagementofre

7、configurableresourcesandmemory．ThepaperputsforwardthemodelofCO—schedulingtheHW／SWtasks．discussesisussesoftaskstateandtaskcontextswitch．Atlast，thispaperpresentsaunifiedcommunicationmechanismofHW／SWtaskstorealizeconsiste