[发明专利]用于共享资源访问的可变速率限制的系统和方法

说明书

本发明题为“用于共享资源访问的可变速率限制的系统和方法”。本发明提供了一种方法。所述方法包括：开始时间窗口，其中所述时间窗口具有固定的或可变的持续时间；为所述时间窗口的至少一个时间分区确定共享资源访问配额，其中所述共享资源访问配额可能随时间窗口变化；将每个确定的共享资源访问配额分配至所述窗口的对应时间分区；确定是否已达到或超出所述时间窗口中任何时间分区的分配的共享资源访问配额；以及如果已达到或超出所述时间窗口中的时间分区的分配的共享资源访问配额，则停止所述时间分区中的执行进程。

背景技术

现代系统利用在实时操作系统(RTOS)和多核处理系统上执行的软件应用程序(应用程序)。出于本文档的目的，每个应用程序包括一个或多个分区，并且每个分区包括一个或多个进程，其中进程可以其他方式被称为任务或线程。多核处理系统是包括多核处理器的计算机，例如多核微处理器和数字信号处理器，具有两个或更多个核心。多核处理器的示例包括多核ARM(高级RISC机器)、IBM PowerPC以及Intel和Advanced Micro Devices X86处理器。或者，多核处理器可在诸如由赛灵思公司(Xilinx)制造的那些的现场可编程门阵列(FPGA)中实现。每个核心通常包括处理器和高速缓存存储器。多核处理系统还包括互连件(结构)、高速缓存存储器、存储器控制器、数据总线和主存储器，它们共享由多核处理系统中的每个核心利用的资源。

由于每个核心使用相同的共享资源，在一个核心上执行的应用程序的进程可能有害地延长在另一个核心上执行的另一个应用程序的进程的执行时间。共享资源访问包括从高速缓存存储器或主存储器读取，以及向高速缓存存储器和/或主存储器写入。例如，由于多核处理器的核心利用共享资源，在一个核心上运行的应用程序的进程可能增加(例如超过四倍)在其他核心上运行的其他应用程序的进程的执行时间。与从高速缓存或主存储读取相比，写入高速缓存或主存储器的应用程序进程可能在其他应用程序的进程的执行时间上有更大的有害影响，或者反之亦然。

在安全关键系统中，在核心上执行的应用程序可能需要在每个周期的最长执行时间内执行进程。为了避免超出最长时间或小于所需速率，多核处理器中的一个或多个其他核心必须被禁用或者在其他核心上执行的其他应用程序的进程的共享资源的使用必须受到带宽或时间限制。由于前一个选项因其消除了多核处理器的优势而不可取，后一个选项是优选的。

在美国专利No.8,943,287中提议了每个核心的令牌桶的使用，该专利据此全文以引用方式并入，以对多核处理器中的每个核心的共享资源访问进行时间限制。每个核心的令牌桶的使用基于经过的时间，限制每个核心的峰值共享资源访问，避免上述的有害影响。然而，因为每个核心的令牌桶需要为每个时间窗口使用相同的共享资源访问配额，每个核心的令牌桶的使用需要针对每个核心的共享资源访问的保守时间预算。因此，使用该技术的多核处理系统表现出较低的处理效率，即执行进程以及其对应的应用程序的时间更长。因此，需要有利于多核处理系统中的多核处理器的每个核心的共享资源访问的保守性更小的预算的系统和方法。

发明内容

本发明提供了一种方法。该方法包括：开始时间窗口，其中时间窗口具有固定的或可变的持续时间；为时间窗口的至少一个时间分区确定共享资源访问配额，其中共享资源访问配额可能随时间窗口变化；将每个确定的共享资源访问配额分配至窗口的对应时间分区；确定是否已达到或超出时间窗口中的任何时间分区的分配的共享资源访问配额；以及如果已达到或超出时间窗口中的时间分区的分配的共享资源访问配额，则停止时间分区中的执行进程。

附图

应理解附图仅描绘示例性实施方案并且因此不应被视为在范围上进行限制，通过使用附图，将通过额外的特异性和细节描述示例性实施方案，在这些附图中：

图1示出在时间分区的多核处理器中共享资源访问节流的一个实施方案的图表；

图2A示出时间分区的多核处理器中配额节流和取消节流的一个实施方案的图表；

图2B示出时间分区的多核处理器中配额节流和取消节流的另一个实施方案的图表；