Программные продукты и системы

На сегодняшний день модульная архитектура является наиболее перспективным типом архитектур встроенных вычислительных систем. В данной работе модульные вычислительные системы (МВС) реального времени (РВ) рассматриваются на примере систем интегрированной модульной авионики (ИМА), однако предложенный подход применим и к другим модульным архитектурам, например к AUTOSAR и DECOS.

МВС РВ состоит из нескольких стандартизированных вычислительных модулей, каждый из которых содержит набор многоядерных процессоров. Процессоры могут иметь различную производительность. Вычислительные модули связаны коммутируемой сетью с виртуальными каналами.

Рабочая нагрузка МВС РВ представлена набором разделов. Разделом называется группа логически связанных задач, как правило, соответствующих одному приложению и взаимодействующих посредством общей памяти. Все задачи являются периодическими. За период должен выполниться экземпляр задачи, называемый работой. Между задачами с одинаковым периодом могут существовать зависимости по данным: очередная работа задачи-получателя не может начать выполнение до тех пор, пока не получит данные от всех соответствующих работ задач-отправителей. Каждая работа должна завершить выполнение не позднее определенного для нее директивного срока, который не превышает начала следующего периода. Если директивный срок наступает до завершения выполнения работы, она считается опоздавшей и далее выполняться не может.

Каждый раздел привязан к вычислительному ядру некоторого процессора. При этом несколько разделов могут быть привязаны к одному и тому же ядру. На интервале планирования для ядра задается статическое расписание временных интервалов, называемых окнами, в течение каждого из которых выполняются работы определенного раздела. Каждый раздел имеет собственный планировщик, управляющий выполнением работ внутри окон и работающий согласно одному из алгоритмов планирования. Допускается использование разных алгоритмов планирования для разных разделов. Одним из наиболее часто применяемых алгоритмов планирования является планирование с вытеснением на основе статических приоритетов.

Конфигурация МВС РВ определяет набор ее модулей, характеристики рабочей нагрузки, привязку разделов к ядрам и расписания окон для каждого ядра. Конфигурация является допустимой, если для нее все работы полностью выполняются в рамках своих директивных сроков.