一种具有时间语义的实时处理器模型

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.

关键词：实时嵌入式系统、时间可预测性、实时机模型、时间语义指令集、实时处理器

所属期刊栏目：58

分类号：TP332(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金61772482

在线出版日期：2021-07-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共16页

页码：1176-1191