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嵌入式测控系统中的多处理器架构设计
武汉天立华高电气设备有限公司
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要:本文针对嵌入式设备资源的有限性以及嵌入式测控系统实时性的要求,提出了一个基于多处理器的测控系统架构的设想,以便于在有限的资源下更快的对现场采集的数据进行处理。

  关键词:嵌入式系统;测控;多处理器

  多处理器系统就是在一个系统中含有多个CPU,每个CPU独立地处理一个或少量的事务,在操作系统的控制下,控制数据合理流动,以完成设计要求的系统。使用多处理器主要有两种目的。一种是想利用多台处理器进行多任务处理。另一种是想依靠冗余的处理器及重组能力来提高系统的可靠性、适应性和可用性。

  二、多处理器系统中应注意的问题

  与单处理器系统相比,多处理器结构的实现必须考虑和解决一些特殊问题。

  (一)处理器之间的负载问题

  在单处理器结构中不存在负载不均匀的问题。但在多处理器结构中,如何把工作更均衡的分配给各个处理器,使多处理器之间的负载更均衡是重要的问题。在对称多处理器结构中,需要尽量把工作平均分配给各个处理器,而对于非对称处理器结构,每个处理器有自己特定的工作,工作的时候是各负其责,所以很多情况下不能够平均分配负载。如何解决系统中不同的分配负载的问题需要操作系统的调度算法来实现。

  (二)处理器间通信的问题

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  在单处理器结构中不存在处理器之间的通信,只有进程之间的通信。各个进程看上去是并行的,但实际上却是串行的,因为在任一个时刻只有一个进程在真正运行。在这样的系统中,保证进程间的同步和互斥是比较容易的。对临界资源的操作中途不发生进程调度,而且不产生与所使用的临界资源有关的中断,就可以保证操作的互斥性。在多处理器结构中,各个处理器并不是相互孤立的,而是协同工作的。那么处理器间就需要进行通信。现有系统中常用的方法有:利用双口RAM实现CPU之间的通信、利用共享内存的方法实现CPU之间的通信、利用总线的方法实现CPU之间的通信等。

  (三)高速缓存与内存之间内容的一致性问题

  从数据传输方面提高系统的实时性涉及的面比较广,例如,改进传统的TCP拥塞控制、裁减传统协议栈、改进数据调度算法等等。人们研究的热点也是围绕以上这几个方面来做的,并且也取得了大量的成果,大大提高了系统的实时通讯能力。

  [1]马忠梅,马广云等ARM嵌入式处理器结构与应用编程[M]北京:北京航空航天工业大学出版社,2002

  [2]周立功等ARM与嵌入式系统基础编程[M]广州:周立功单片机发展有限公司,2004

  [3]徐高潮,胡亮,鞠九滨分布式计算机系统[M]北京:高等教育出版社,2004


 

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