片上多核可重构系统可靠性及其行为特性研究

作者: 李思照著

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2022-07

版次: 1

ISBN: 9787121434815

装帧: 平装

开本: 16开

页数: 132页

正文语种: 简体中文

分类: 工程技术

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由于嵌入式应用领域不断向多样性的方向发展，因此需要针对不同的应用特征定制硬件计算平台。基于可重构技术的片上多核处理系统是一种将可重构技术与片上多核处理器相结合的解决方案，我们可以利用可重构逻辑器件的硬件可编程性，针对不同的应用特征优化系统性能，在充分利用片上多核计算资源的前提下，更有效地满足嵌入式领域的不同应用要求。本书面向高校学生、教师以及从事相关工作的研究人员。通过阅读本书，读者能够对片上多核可重构系统有基本的了解，学习本书提出的模型也将有助于读者掌握片上多核可重构系统模型框架及实现。李思照，哈尔滨工程大学计算机学院副教授，中国人工智能学会青年工作委员会委员，中国计算机学会高级会员，《计算机与网络》期刊编委。主持省级项目多项。曾出版《网络安全实验教程DDLinux系统安全实验》。第1章  绪论 1
1．1  引言 1
1．2  片上多核系统技术现状 2
1．3  关键技术原理及其研究进展 4
1．3．1  嵌入式系统软件行为特性分析 5
1．3．2  多核Cache一致性协议分析 7
1．3．3  系统任务调度不确定性分析 9
1．4  主要问题及研究内容 12
1．5  本书的章节安排 14
第2章  相关基础知识及技术原理 15
2．1  相关数学基础 15
2．1．1  集合与有限状态机 15
2．1．2  马尔可夫链模型 17
2．1．3  随机抽样优化方法 19
2．2  软件行为特性分析方法 21
2．2．1  进程代数理论 21
2．2．2  符号逻辑方法 24
2．2．3  行为计算方法 25
2．3  多核系统可靠性技术 27
2．3．1  片上多核系统设计原理 28
2．3．2  Cache一致性协议 30
2．3．3  系统可靠性分析方法 33
2．4  系统任务调度原理 37
2．4．1  系统不确定性原理 37
2．4．2  竞态条件模型 39
2．4．3  系统任务调度 43
2．5  本章小结 43
第3章  程序特性分析方法及动态重定位缓存应用技术 44
3．1  引言 44
3．2  软件行为特性模型的构建 46
3．2．1  基于指令的状态机模型 46
3．2．2  马尔可夫链进程代数模型 50
3．3  动态重定位缓存资源最优评估方法 52
3．3．1  动态重定位缓存模型原理 52
3．3．2  软件行为特性特征提取方法 53
3．4  实验结果与分析 56
3．5  本章小结 61
第4章  多核Cache一致性协议及系统可靠性分析 62
4．1  引言 62
4．2  多核Cache一致性原理 63
4．2．1  多核系统结构模型 63
4．2．2  Cache一致性协议瞬时状态 65
4．3  HCS网络结构下的系统可靠性 67
4．3．1  瞬时状态故障分析 67
4．3．2  2-端可靠性函数 69
4．4  实验结果与分析 72
4．4．1  Cache一致性协议可靠性结果分析 78
4．4．2  HCS网络结构可靠性比较结果 80
4．5  本章小结 81
第5章  多核系统任务不确定性分析及其调度模型 82
5．1  引言 82
5．2  竞态条件中的不确定性模型 84
5．2．1  事件序列的不确定性模型 84
5．2．2  竞态条件的不确定性模型 87
5．3  基于最大熵的任务调度算法 89
5．3．1  最大熵优化模型 89
5．3．2  任务调度算法 92
5．4  实验结果与分析 95
5．4．1  竞态条件分析 95
5．4．2  任务调度性能比较 100
5．5  本章小结 106
第6章  片上多核系统软件及硬件协同设计验证平台 107
6．1  引言 107
6．2  平台设计方案 108
6．3  硬件架构验证平台 109
6．3．1  设计架构 109
6．3．2  结果验证 110
6．4  系统软件验证平台 113
6．4．1  设计架构 113
6．4．2  结果验证 115
6．5  本章小结 118
第7章  总结与研究方向展望 119
7．1  总结 119
7．2  研究方向展望 120
参考文献 122
内容简介:
由于嵌入式应用领域不断向多样性的方向发展，因此需要针对不同的应用特征定制硬件计算平台。基于可重构技术的片上多核处理系统是一种将可重构技术与片上多核处理器相结合的解决方案，我们可以利用可重构逻辑器件的硬件可编程性，针对不同的应用特征优化系统性能，在充分利用片上多核计算资源的前提下，更有效地满足嵌入式领域的不同应用要求。本书面向高校学生、教师以及从事相关工作的研究人员。通过阅读本书，读者能够对片上多核可重构系统有基本的了解，学习本书提出的模型也将有助于读者掌握片上多核可重构系统模型框架及实现。
作者简介:
李思照，哈尔滨工程大学计算机学院副教授，中国人工智能学会青年工作委员会委员，中国计算机学会高级会员，《计算机与网络》期刊编委。主持省级项目多项。曾出版《网络安全实验教程DDLinux系统安全实验》。
目录:
第1章  绪论 1
1．1  引言 1
1．2  片上多核系统技术现状 2
1．3  关键技术原理及其研究进展 4
1．3．1  嵌入式系统软件行为特性分析 5
1．3．2  多核Cache一致性协议分析 7
1．3．3  系统任务调度不确定性分析 9
1．4  主要问题及研究内容 12
1．5  本书的章节安排 14
第2章  相关基础知识及技术原理 15
2．1  相关数学基础 15
2．1．1  集合与有限状态机 15
2．1．2  马尔可夫链模型 17
2．1．3  随机抽样优化方法 19
2．2  软件行为特性分析方法 21
2．2．1  进程代数理论 21
2．2．2  符号逻辑方法 24
2．2．3  行为计算方法 25
2．3  多核系统可靠性技术 27
2．3．1  片上多核系统设计原理 28
2．3．2  Cache一致性协议 30
2．3．3  系统可靠性分析方法 33
2．4  系统任务调度原理 37
2．4．1  系统不确定性原理 37
2．4．2  竞态条件模型 39
2．4．3  系统任务调度 43
2．5  本章小结 43
第3章  程序特性分析方法及动态重定位缓存应用技术 44
3．1  引言 44
3．2  软件行为特性模型的构建 46
3．2．1  基于指令的状态机模型 46
3．2．2  马尔可夫链进程代数模型 50
3．3  动态重定位缓存资源最优评估方法 52
3．3．1  动态重定位缓存模型原理 52
3．3．2  软件行为特性特征提取方法 53
3．4  实验结果与分析 56
3．5  本章小结 61
第4章  多核Cache一致性协议及系统可靠性分析 62
4．1  引言 62
4．2  多核Cache一致性原理 63
4．2．1  多核系统结构模型 63
4．2．2  Cache一致性协议瞬时状态 65
4．3  HCS网络结构下的系统可靠性 67
4．3．1  瞬时状态故障分析 67
4．3．2  2-端可靠性函数 69
4．4  实验结果与分析 72
4．4．1  Cache一致性协议可靠性结果分析 78
4．4．2  HCS网络结构可靠性比较结果 80
4．5  本章小结 81
第5章  多核系统任务不确定性分析及其调度模型 82
5．1  引言 82
5．2  竞态条件中的不确定性模型 84
5．2．1  事件序列的不确定性模型 84
5．2．2  竞态条件的不确定性模型 87
5．3  基于最大熵的任务调度算法 89
5．3．1  最大熵优化模型 89
5．3．2  任务调度算法 92
5．4  实验结果与分析 95
5．4．1  竞态条件分析 95
5．4．2  任务调度性能比较 100
5．5  本章小结 106
第6章  片上多核系统软件及硬件协同设计验证平台 107
6．1  引言 107
6．2  平台设计方案 108
6．3  硬件架构验证平台 109
6．3．1  设计架构 109
6．3．2  结果验证 110
6．4  系统软件验证平台 113
6．4．1  设计架构 113
6．4．2  结果验证 115
6．5  本章小结 118
第7章  总结与研究方向展望 119
7．1  总结 119
7．2  研究方向展望 120
参考文献 122