[发明专利]一种面向Simulink自动生成多线程代码的核间通信优化方法

说明书

本发明提供一种面向Simulink自动生成多线程代码的核间通信优化方法，采用静态分析和动态仿真相结合的技术，有效地分配通信缓存区，以进一步降低同步成本和提高处理器利用率。在处理器间缓存区分配流程中引入了FPGA仿真。并且，本发明在固定的内存开销下，为不同的通信缓存区分配适当数量的入口，以最小化同步等待时间和线程切换时间。本发明将一种优化方法引入到基于Simulink的代码生成流程中，通过与通信流水线技术相结合，以减少通信开销，提高系统性能。在分配通信缓存区问题上，采用静态分析和动态仿真相结合的技术，以进一步降低同步成本和提高处理器利用率。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种面向Simulink自动生成多线程代码的核间通信优化方法。

背景技术

随着新兴嵌入式应用程序复杂性的不断增加以及所实现的多处理器SoC体系结构中处理器数量的不断增加，通信频率也在不断增加。多处理器片上系统(MPSoC)的软件开发涉及到大量的工作，例如调整并发线程之间的通信并避免死锁，手动调整代码以适应不同类型的处理器和通信协议，以及在处理器之间分发代码和数据。自动技术可以帮助设计者处理这些困难，找到一个令人满意的解决方案。

其中，Simulink系统模型是一种广为使用的代码自动生成模型，其有两个架构，包括软件线程和硬件架构。Simulink系统模型被指定为三层层次结构：系统层、子系统层、线程层；系统层描述了由CPU子系统和子系统间通信通道组成的系统架构。子系统层描述了一个CPU子系统架构，其中包括一组线程和它们之间的子系统内部通信通道。线程层描述了一个由Simulink块和它们之间的链接组成的软件线程。

Simulink链接是一个一对多的链接，它将一个块的一个输出端口连接到其他块的一个或多个输入端口。Simulink系统模型的三层模型有助于代码生成器明确区分不同类型的Simulink链接，从而支持的核间通信优化技术。

在基于Simulink的代码自动生成过程中，不同处理器之间任务映射和复杂度差异导致计算持续时间的不同。所有这些都可能会阻塞一些用于发送或等待消息的线程，并导致频繁的线程切换。

通常，缓存区总是用来协调消息生成端口和使用端口之间的速率差距。通信缓存区是在不同线程的发送块和相应的接收块之间具有多个入口的缓存区。它允许在多个周期内缓存消息。

目前的自动代码生成技术主要问题是如何避免同步等待时间，并尽可能地并行化不同处理器的计算操作。为了在处理器数量不断增加的情况下实现良好的可伸缩性，需要指定适当数量的能够并行运行的线程，以便能够充分利用所有处理器。细粒度线程可能导致频繁的同步，并导致处理器中更长的等待时间。为了提高处理器的利用率，有必要找到一种使更多线程同时工作的方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种面向Simulink自动生成多线程代码的核间通信优化方法，用于解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种面向Simulink自动生成多线程代码的核间通信优化方法，包括以下步骤：

将通信向量集C中所有通信向量的缓存区深度设置为1；

对于线程集T中的某个线程t，当与它相关的最小缓存区深度增加一个单位量时，计算该线程的内存使用量M(t)，并在计算之前设置临时线程集合

判断该线程的内存使用量M(t)是否超过其可获得的内存量M_avl；若所述内存使用量M(t)大于M_avl，则直接在T'为空时切换至下个线程；若所述内存使用量M(t)未超过M_avl，则计算总的线程切换时间S(t)，并令T′＝T′∪{t}，同时在T'不为空时选择M(t)*S(t)最小的线程；