[发明专利]基于SPM的嵌入式操作系统进程调度优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式操作系统进程调度优化技术，特别是涉及一种基于SPM的嵌入式操作系统进程调度优化方法。

背景技术

ScratchPad Memory是一类存储器的统称，这类存储器的共同特点是它们都和CPU一起布线，即这类存储器是和CPU集成在一个芯片上的。这样做的好处是，可以提高芯片的集成度，使得芯片本身就具有一定的存取能力，可以便于SOC(System On Chip)的发展。同时由于这类存储器距离CPU很近，所以它们的读写速度就会相应的加速。

目前市场上高端的处理器芯片很多集成有片内的存储器，如：Intel PXA27X等。目前它们的功能主要是做处理器片内Cache，或供用户特殊使用的内存。通常它们都是和主内存统一编址的，这样就方便了开发人员的开发工作。基于片内内存的一般特性，现在使用较多的是用SRAM作为片内内存，主要原因是它有很好的读写性能。但是由于SRAM的体积限制，所以目前片内的内存都是小容量的，一般大小在256K左右，如：Intel PXA272。

SRAM是Static RAM的缩写，它是一种静态存取内存，即不需要定时刷新电路就可以保存它内部存储的数据。不像DRAM那样的普通存储器那样需要刷新电路，每隔一段时间，固定地要对DRAM刷新充电一次，否则内部的数据即会消失。由于这样的原因，SRAM具有较高的读写性能。但是SRAM也有它的缺点，它的集成度较低，相同容量的DRAM内存较SRAM需要较小的体积，因此，如果主板上存在SRAM存储器，则要占用一部分面积，这对嵌入式系统来说是不能忍受的。一般在主板上集成SRAM的系统，通常是桌面系统。

SRAM由于有较好的读写性能，所以在计算机系统内有它的特定用途。目前SRAM在主板上有几种用法：一种是置于CPU与主存之间的高速缓存，这种高速缓存有两种规格：一种是固定在主板上的高速缓存，即通常所说的Cache；另一种是插在卡槽上扩充用的高速缓存。还有为了加速CPU内部数据的传送，在CPU的内部也设计有高速缓存，所以在Pentium CPU就有一级高速缓存和二级高速缓存的概念，一般一级缓存是内建在CPU的内部，二级缓存是集成在CPU的外部。SRAM显然速度快，不需要定时刷新，但是也有另外的缺点，就是价格高，体积大，所以在主板上还不能作为用量较大的主存。

片上SRAM的另外一种使用方法即ScratchPad Memory，简称SPM。Cache通常是由硬件控制，对于程序员来说无法对cache进行控制；而SPM则是像内存一样进行编址的片上存储空间，因此，程序员可以通过编写程序时，对地址进行控制，从而访问SPM。

到目前为止还没有相关研究涉及到利用片内高性能SPM对嵌入式操作系统进程调度的优化。这种涉及到硬件性能的设计不同于软件上的改良，硬件是整个软件的基础，所以高性能的内存可以大幅度的提高进程调度性能，提高系统实时性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于SPM的嵌入式操作系统进程调度优化方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：

1)SPM组织：

以块为单位，将SPM划分为进程调度代码区、进程调度数据区和扩展区；

2)进程调度代码和数据的抽取和组织：

从操作系统的相关部分抽取相关代码和数据，并把它们集中到两个文件中；一个文件专门存放嵌入式操作系统进程调度模块的代码，另一个文件专门存放嵌入式操作系统进程调度模块的数据；

抽取过程用手工，或由软件工具协助进行；手工抽取由程序员阅读源代码并进行分析抽取；软件工具协助进行这是在软件工具的帮助下将嵌入式操作系统进程调度模块的代码和数据抽取出来；

3)编译器定址编译：

经由编译控制文件的指导，交叉编译器将源代码编译为二进制文件，编译控制文件决定了二进制文件内各模块的地址分布。嵌入式操作系统的进程调度模块被编址到指定地址。其中，嵌入式操作系统的进程调度模块的代码被定址到进程调度代码区，嵌入式操作系统的进程调度模块的数据被定址到进程调度数据区。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：