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《复旦大学》 2007年
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可重构嵌入式系统快速原型方法及任务调度算法研究

梁樑  
【摘要】: 可重构嵌入式系统,特别是具备动态可重构能力的嵌入式系统,需要对传统的协同设计方法进行改进。交易级建模在系统级设计领域得到重视,它以一体化的软硬件模型为早期的软件开发、设计空间探索和性能验证提供平台。本文以现行的systemC交易级模型为基础,扩展支持实时操作系统建模的tlm-rtos类,给出非抢占式任务调度相应的模拟方法,并针对抢占式任务调度模拟存在的问题作了分析。以上述研究为基础,提出并实现一种系统原型方法,该方法能够有效支持快速系统原型搭建、初始的功能验证、结构探索和性能评价。 协同设计方法要根据可重构系统结构特点,对可重构资源需求施加约束并为运行时调度和管理提供设计支持。本文给出一个可重构嵌入式系统平台原型,基于统一多任务设计思想,设计支持可重构嵌入式系统的操作系统模型,并提出虚拟硬件任务接口、硬件任务动态调度和可重构资源管理模型,将可重构硬件模块抽象为硬件任务,与软件任务一起由操作系统进行统一管理。 在可重构系统设计过程中,针对如何缩短重构时间这一重要问题,本文提出采用预配置策略的混合任务调度算法。考虑到硬件任务的特点,将混合任务有向无环图中的硬件任务分解为配置子任务和计算子任务,由于配置子任务并不受到数据依赖的约束,故配置过程可以提前进行。据此设计基于动态层预配置优先级的任务调度算法。模拟调度实验表明该算法能够有效降低硬件任务的配置开销,并从整体上缩短应用执行时间。 最后,针对CPU+FPGA混合体系结构,本文给出软硬件任务划分及任务生成流程,将任务划分为软件任务、硬件任务和混合任务。提出混合任务动态调度算法。算法包括任务分配、任务放置和任务迁移。随机生成任务的模拟调度实验表明,利用混合任务提供的实现灵活性,算法获得了较好的调度结果,增加了任务调度成功率。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP301.6;TP368.12

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【引证文献】
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1 陈乃金;江建慧;陈昕;周洲;徐莹;潘诚;;动态可重构系统的时域划分及其行为级算法的定量分析[J];小型微型计算机系统;2011年02期
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1 董靖川;可重构数控系统关键技术研究[D];天津大学;2010年
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1 邹祎;支持动态可重构硬件透明编程操作系统的任务调度研究[D];湖南大学;2008年
2 朱海;支持过程级硬件透明编程的可重构片上系统研究[D];湖南大学;2009年
3 巢一波;基于FPGA的音频处理系统[D];江南大学;2009年
4 于国龙;嵌入式操作系统的实时性分析与研究[D];兰州理工大学;2010年
【参考文献】
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2 周博;邱卫东;陈伟男;彭澄廉;;可重配置实时任务的快速动态调度算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2006年04期
3 周博;邱卫东;谌勇辉;彭澄廉;;基于簇的层次敏感的可重构系统任务划分算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2006年05期
4 周博;王石记;邱卫东;彭澄廉;;SHUM-UCOS:基于统一多任务模型可重构系统的实时操作系统[J];计算机学报;2006年02期
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【共引文献】
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4 蔡富强;郭兵;沈艳;;为μC/OS-Ⅱ添加加载外部程序支持[J];单片机与嵌入式系统应用;2010年09期
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1 殷进勇;可重构系统中实时任务调度算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 黄万伟;基于服务属性区分的可重构任务调度研究[D];解放军信息工程大学;2009年
3 孔吉;关联多任务MPSoC数据系统关键技术研究[D];上海交通大学;2012年
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7 齐骥;支持可重构混成体系结构的操作系统研究[D];中国科学技术大学;2006年
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9 周学功;可重构嵌入式系统样机平台与操作系统研究[D];复旦大学;2007年
10 刘守山;超声数字信号处理系统可重构架构的研究[D];浙江大学;2007年
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1 崔晓英;基于FPGA的硬件实时操作系统设计[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 李文君;DES、AES和SMS4密码算法的高效可重构实现研究[D];解放军信息工程大学;2010年
3 张泽奇;片上网络层次划分及多目标映射技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
4 刘帅;可重构系统操作系统布局与任务调度算法设计与实现[D];西安电子科技大学;2009年
5 田力;实时嵌入式系统VxWorks安全机制的研究与实现[D];南京航空航天大学;2009年
6 周立秋;可重构系统中的一种动态软硬件划分算法[D];湖南大学;2009年
7 张明志;基于DSP和FPGA的并行处理系统硬件设计[D];北京工业大学;2011年
8 刘勰;面向粗粒度可重构处理器REmusII的任务编译器后端设计[D];上海交通大学;2011年
9 曹竟宇;μC/OS-Ⅱ内核分析及设备驱动程序框架设计[D];哈尔滨理工大学;2011年
10 赵秋多;现金款箱数据采集及流动过程管理的设计[D];哈尔滨工程大学;2011年
【同被引文献】
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1 熊俊良;数控铣微直线加工的算法[J];兵工自动化;2004年06期
2 曹宇男;王田苗;陈友东;魏洪兴;;插补前S加减速在CNC前瞻中的应用[J];北京航空航天大学学报;2007年05期
3 龙昭华;漆动波;蒋贵全;;一种嵌入式系统自适应调度算法研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2009年05期
4 ;中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要[J];中华人民共和国全国人民代表大会常务委员会公报;2006年03期
5 臧义华;闫保中;马龙华;;嵌入式实时操作系统的容错调度算法研究[J];弹箭与制导学报;2007年03期
6 张海涛;艾云峰;;一种分布式实时嵌入式系统的调度分析算法[J];电子科技大学学报;2007年03期
7 吴琦;熊光泽;廖勇;;DVS系统硬实时周期任务动态调度算法[J];电子科技大学学报;2007年05期
8 谢伟红;叶亮荣;;曲面细分方法及其应用[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年17期
9 柳一村;基于Nios的SOPC系统设计以及程序引导[J];电子技术;2005年06期
10 尹震宇;赵海;林恺;孙佩刚;王金英;;一种面向硬件线程的实时调度算法研究与设计[J];电子学报;2007年08期
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1 李斌;基于构架/构件复用的开放式数控系统研究[D];华中科技大学;2004年
2 赵庆志;基于可重构理论的慢走丝线切割机床控制系统研究与设计[D];南京航空航天大学;2005年
3 陈积明;弱硬实时系统及其调度算法[D];浙江大学;2005年
4 齐继阳;可重构制造系统若干使能技术的研究[D];中国科学技术大学;2006年
5 刘勇;嵌入式可重构计算系统及其任务调度机制的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2006年
6 罗赛;可重构计算系统体系结构研究与实现[D];中国科学技术大学;2006年
7 陈秀生;基于STEP-NC的数控车削加工仿真关键技术研究[D];山东大学;2007年
8 武洪恩;基于Windows的开放结构控制平台及应用研究[D];山东大学;2007年
9 沈英哲;可重构计算系统中软硬件代码划分技术研究[D];中国科学技术大学;2007年
10 姬孟洛;实时系统最差情况执行时间分析的研究[D];国防科学技术大学;2006年
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1 陆晔;基于隐马尔可夫算法的上海城市路名语音识别方法研究[D];华东师范大学;2002年
2 林纲;嵌入式操作系统的实时性的研究[D];浙江工业大学;2005年
3 周亚凤;基于FPGA的FIR滤波器的设计[D];南京工业大学;2005年
4 陈晓霖;基于隐马尔可夫模型的语音识别方法的研究[D];山东大学;2005年
5 桂陈;μC/OS-Ⅱ的内核结构及系统研究[D];重庆大学;2005年
6 陶智勇;音频信号识别研究与基于SOPC的设计与实现[D];电子科技大学;2006年
7 罗炜;嵌入式实时操作系统关键技术的研究[D];湘潭大学;2006年
8 盛娜;基于NiosⅡ的SOPC系统平台的开发与研究[D];山东大学;2006年
9 谢巍;支持可重构硬件透明编程的操作系统研究[D];湖南大学;2007年
10 孙萍;嵌入式实时操作系统的自适应调度算法研究[D];重庆大学;2007年
【二级引证文献】
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1 陈乃金;;基于深度优先贪婪搜索的可重构硬件任务划分算法[J];计算机应用;2012年01期
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1 乔志峰;适用于复杂形面加工的多轴运动控制系统设计理论与方法研究[D];天津大学;2012年
2 董海涛;嵌入式可重构CNC系统研究与实现[D];华中科技大学;2012年
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1 侯晴;一款应用于音频播放系统中的数字音频处理器的设计与研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 郑云华;基于SOPC的嵌入式数控系统控制算法的研究与实现[D];中南大学;2011年
3 刘斐文;基于FPGA动态重构的数字系统容错设计技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
4 邬丽娜;基于NiosⅡ的智能液晶终端系统设计[D];重庆大学;2011年
5 凌祥贵;基于ARM的嵌入式可重构数控系统运动控制器的研究[D];天津大学;2012年
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10 吴强;可重构音视频处理系统结构研究与实现[D];湖南大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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【相似文献】
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1 黄华;张立东;;一种基于冗余分配的网格计算任务调度方法的研究[J];南昌航空工业学院学报(自然科学版);2007年01期
2 李云涛;崔少辉;;一种基于UUTs模型的并行测试任务调度算法[J];电子测量技术;2009年07期
3 周建中;王树宗;石章松;王成飞;;基于遗传算法的网格任务调度方法研究[J];舰船科学技术;2009年11期
4 邓定兰;于炯;谭亚丽;吕良干;;网格工作流的动态贪心调度算法[J];计算机工程;2010年03期
5 邓万涛,彭德纯,林子禹,陈天雄;BALANCE-II:一个基于Internet环境的负载平衡系统[J];小型微型计算机系统;2000年07期
6 黄鲲;王知衍;翁小雄;;树形异构网格的启发任务调度算法[J];微电子学与计算机;2007年10期
7 薛桂香;赵政;史伟;孟和;宋建材;;基于OPNET的局部网格任务调度平台设计[J];计算机工程;2008年03期
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10 刘先刚;廖述剑;;网格任务调度算法的研究[J];机械工程与自动化;2011年01期
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2 陈平;王柏;徐六通;吴斌;王艳辉;;电信社群网络中介度的网格并行算法及调度算法[A];2006年全国通信软件学术会议论文集[C];2006年
3 吕默威;韩世杰;张晓彤;何杰;余美强;;一种兼有语音通信功能的实时定位系统的设计与实现[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
4 王益;邢春晓;周立柱;;海量信息系统中服务器机群和客户机结合的分布式虚拟现实计算[A];第十九届全国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2002年
5 刘怀;黄建新;曹弋;;基于令牌总线的网络控制系统中信息的优化调度[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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1 屈双喜;微处理器温度感知的任务调度算法研究[D];国防科学技术大学;2013年
2 巴巍;实时系统动态优先级任务调度算法的研究[D];大连理工大学;2010年
3 杨志邦;一类异构多处理器片上系统任务调度算法研究与应用[D];湖南大学;2012年
4 马丹;任务间相互依赖的并行作业调度算法研究[D];华中科技大学;2007年
5 贺小川;单芯片系统(SoC)中的实时任务调度算法研究[D];国防科学技术大学;2009年
6 李健;云计算环境下最小化运营开销的调度技术研究[D];北京邮电大学;2013年
7 钟锋;基于网格的煤炭企业信息化关键技术研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
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1 李坤;云环境下的任务调度算法研究与实现[D];吉林大学;2012年
2 李晓;云计算环境下基于网络博弈的任务调度算法[D];山东师范大学;2014年
3 马睿;云计算中任务调度算法的优化与研究[D];兰州理工大学;2014年
4 张希翔;云计算环境下任务调度算法的研究[D];广西大学;2012年
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6 封良良;云计算环境下基于改进粒子群的任务调度算法[D];新疆大学;2013年
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10 马宝来;Hadoop平台任务调度算法的研究与改进[D];东北大学;2012年
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