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现代嵌入式系统上应用程序的复杂度正随着时间稳步增长,尤其是如音频、视频编码、无线通信以及电子信号处理等应用程序,更是有着严格的时限要求,这对嵌入式系统提出了更高的要求,使得单核的体系结构无法满足相应的需求。多核片上系统(Multi-processor system-on-chip,MPSoC)的出现为这种需求提供了解决方案,它能够在提供比单核更高的计算能力的同时,又具备更低的功耗。然而MPSoC在带来希望的同时,也带来诸多挑战,其中最大的挑战之一便是编程。
程序划分是人们为解决这个问题而提出的一个方法,这种方法将已有的程序进行合理划分后,将程序分配到不同的处理单元上去执行。HIMA(HIgh performance Multi-coreArchitecture)就是这样一个自动程序划分的多核编程框架,它结合编译器动静态分析,自动将串行的源程序进行划分,最终生成可在多个核上运行的源程序,从而实现程序的流水并行。在这样的并行系统中,硬件抽象模型屏蔽底层硬件信息,负责给其他模块提供需要的硬件信息,同时保证整个并行环境的可扩展性和可移植性。对程序做了划分后,代码会被分配到多个不同的处理单元上运行,由于程序存在的数据/控制依赖,核与核之间必须进行通信,这就对核间通信机制提出了需求。
本文对MPSoC硬件抽象和核间通信技术进行研究,设计了一套机器模型的硬件描述方法,蔽底层具体硬件细节,向上层的编译器和用户界面提供统一的描述方式和调用接口;本文还设计了HIMA中的核间通信机制,实现了基于TI公司的TMS320C6474多核DSP芯片的核间通信库,并在仿真平台上对性能做了测试与分析。