基于DM3730异构多核处理器的嵌入式操作系统设计与实现

摘要

计算机处理器正在向着多核甚至众核的方向发展。同一块芯片中集成了越来越多的处理核心。而且集成了多个异构核心的处理器也在不断涌现。多核技术发展趋势下，作为基础软件平台的操作系统却还并未完全适配，尤其是对于异构多核处理器的支持还十分欠缺。
　　本论文正是着眼于上述问题，在TI DM3730这一款SoC芯片上设计实现了能支持ARM核与DSP核这两种异构处理核心协同工作的系统软件平台。
　　本文主要工作内容为：
　　1.研究在ARM核与DSP核上的操作系统架构，设计实现了在ARM核上运行Linux，在DSP核上移植实验室自主开发的RTOS aCoral操作系统的架构。系统启动从ARM端的Linux开始，进而由Linux加载操作系统镜像到DSP核上并运行DSP上的aCoral。
　　2.研究 ARM核与 DSP核间的同步与通信机制。通过 ARM/DSP核向DSP/ARM核发出中断请求的方式，实现异构核间的信号传递，并在这一基础之上，实现异构核间的任务调用机制。再使用共享内存的方式，在这两个异构核上的系统间进行数据传递。
　　3.研究基于上述异构多核系统平台上的应用软件开发模式。在ARM端设计了供应用程序调用DSP核的机制，在DSP端设计了根据ARM端的请求执行用户程序的机制。
　　以上工作为在异构多核上实现系统软件有效运行提供了参考，向最终实现应用程序的并行协同运行、透明开发的目标迈出了坚实的一步。

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第一章 绪 论

1.1项目背景

1.2国内外研究现状

1.3研究目的及意义

1.4本文主要工作

1.5本论文的结构安排

第二章 软件和硬件平台介绍

2.1 BeagleBoard-xM开发板介绍

2.2 DM3730 SoC芯片介绍

2.3 MPU子系统与ARM Cortex-A8核

2.4 IVA2.2子系统与C64X+DSP

2.5 aCoral操作系统

2.6 ARM端的Linux环境

2.7开发与调试环境

2.8本章小结

第三章 整体设计

3.1设计目标

3.2系统整体架构设计

3.3应用程序编程模型设计

3.4系统启动流程设计

3.5本章小结

第四章 aCoral在DSP上的实现

4.1链接脚本文件

4.2 aCoral系统引导机制实现

4.3中断机制的实现

4.4线程机制的实现

4.5自旋锁实现

4.6本章小结

第五章 支持异构多核的功能实现

5.1共享内存实现

5.2异构核间同步和互斥

5.3异构核间任务调用实现

5.4 DSP加载功能实现

5.5本章小结

第六章 系统测试

6.1测试环境

6.2 DSP aCoral测试

6.3核间多任务调用测试

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1研究总结

7.2对下一步工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果