[发明专利]一种基于模型和动态分析的多核系统实时性评估方法

说明书

本发明公开了一种基于模型和动态分析的多核系统实时性评估方法，属于嵌入式多核系统实时性评估技术领域；该方法首先获得嵌入式多核系统的资源参数，明确任务的产生方式，对共享资源SoC片上的BUS的使用状态，及任务对共享资源使用状态相互之间的关系。然后建立petri‑net模型，计算模拟cache命中率。总线空闲时接收任务访问，总线忙碌时说明有任务在占用资源并且和资源同步处于该状态；任务读入的时间服从参数为λ的指数分布；任务隐式通信的时间长度是固定的，隐式通信的次数服从参数a,b的均匀分布。最后在设定的时间内运行模型，在运行过后进行实时性分析。本发明实时性评估结果更符合真实运行中的情况，客观化、直观化的给出多核IMA任务的执行模型。

技术领域

本发明属于嵌入式多核系统实时性评估技术领域，涉及一种基于模型和动态分析的多核系统实时性评估方法。

背景技术

综合化模块化航空电子系统IMA(Integrated Modular Avionics)综合的层次可以分为三层结构，即资源综合、功能综合以及管理综合。

资源综合包括物理综合以及数据综合，物理综合是指针对整个航空电子系统结构中的设备资源，如计算资源、网络通信资源以及IO资源进行综合，确立完整的航空电子分布式环境下设备资源分配方式，并在此基础上进行资源分配的分析以及评估，从而提升IMA系统的设计能力；而整个IMA系统底层存在大量数据资源，这些数据来源不同、意义不同、存储组织方式不同，甚至同类型数据的组织方式也不尽相同，因此需要制定统一的数据语义表示以及能力描述，并基于能力操作进行数据资源融合，为上层功能综合以及管理综合提供技术支撑。

功能即信息处理，是对一个或者多个资源状态进行改变的过程。功能综合的目的是在现有资源的基础之上提升系统效能，主要手段包括执行过程复用和结果共享。通过对上层应用进行功能分解，建立分类明确、过程规范、接口标准和结果通用的基本功能组件构建任务共享平台，并由统一的任务调度引擎执行任务调度，实现以最少的活动，为系统提供最强劲的效能服务，从而实现功能综合。

航空电子各系统功能，如导航、探测、大气数据、敌我识别、飞行管理、火力控制、显示控制等功能都是在现有资源和功能的基础之上通过协作完成。管理综合的目的就是通过综合管理，降低系统的缺陷、错误，有效地进行故障管理，从而提升系统有效性和稳定性。通过任务构建、功能组织、资源配置等操作，集成当前系统剩余有效能力，实现基于状态监控的任务、功能、资源的有机组织、从而提升系统整体效能。上述需求需要对系统范围内的所有资源、任务、功能进行统一管理、监控和配置，为满足飞行需求和作战任务定制有效的执行方案。

航空电子系统越来越复杂，综合程度越来越高。综合已从显示器推进到数据处理，又推进到传感器系统，在这样的系统中，对于系统计算能力的渴求也就变的越来越强烈。在消费电子领域的经验表明在处理器频率、制程处于瓶颈期的情况下，多核是提升处理器性能的重要方式。从另一个角度上讲，多核也体现了IMA综合层次中资源综合的重要发展前景。

多核系统在商用电子产品领域已经发展了多年。在处理器的处理频率和尺寸已经达到一个瓶颈的情况下，多核已经被实践证明是一个能够有效提高系统处理能力的发展方向。从IMA系统的角度上来说，多核的出现也是IMA系统资源融合一个重要的发展方向。在ARINC 653中描述的基本的分区和进程的概念是与被称为单核模块有关的硬件单元。多核处理器的认证还处在一个较为初步的情况，历史上经过认证的处理系统都是单核的系统。

目前，嵌入式多核系统由于cache命中率导致的任务执行时间不确定的情况，业界还没有给出良好的解决方案，该问题也是业界近年来研究的热点。

发明内容

本发明为了解决嵌入式多核系统在cache的命中率有限，导致任务的实时性不确定的问题，利用赋时petri网建模的方式对多核实时性评估，提出了一种基于模型的、针对芯片上共享IO资源的、动态分析的实时性评估方法。