计算机研究与发展 ›› 2021, Vol. 58 ›› Issue (6): 1176-1191.doi: 10.7544/issn1000-1239.2021.20210157
所属专题: 2021计算机芯片关键技术前沿与进展专题
汪超,陈香兰,章博,李曦,王超,周学海
Wang Chao, Chen Xianglan, Zhang Bo, Li Xi, Wang Chao, Zhou Xuehai
摘要: 实时嵌入式系统是安全关键设备的计算与控制核心.为了保证系统的时间行为正确,要求其软硬件具有时序确定性和可预测性.而现代计算机系统的各个抽象层次均缺乏时间语义,无法满足硬实时安全性设计要求.针对指令集体系结构层次的基础设施缺乏时间语义的问题,尝试重新定义实时嵌入式系统的指令集和微体系结构.首先,提出一种具有时间语义的实时计算机体系结构模型——实时机(real-time machine, RTM).接着,参考时间触发自动机理论,构建具有时间语义的指令集——TTI(time-triggered instruction set)作为RTM的软硬件接口,并讨论TTI的时间语义完备性问题.最后,设计并实现了实时处理单元(real-time processing unit, RPU),通过理论分析与实验结果的对照得出RPU的时序确定性.逻辑执行时间(logical execution time, LET)编程模型是学术界广泛认可的实时编程范式,通过给出在RPU上运行LET任务集的示例,说明RTM和TTI的有效性.
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