驅(qū)動多FPGA的實時嵌入式操作系統(tǒng)核心技術(shù)研究與設(shè)計的開題報告

驅(qū)動多FPGA的實時嵌入式操作系統(tǒng)核心技術(shù)研究與設(shè)計的開題報告一、研究背景與意義隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，越來越多的系統(tǒng)需要精確、高可靠性的實時操作系統(tǒng)。而針對多FPGA的實時嵌入式系統(tǒng)對實時操作系統(tǒng)的需求更迫切。多FPGA系統(tǒng)中，每個FPGA芯片只負責(zé)部分任務(wù)，多個FPGA芯片協(xié)同工作完成整個系統(tǒng)的任務(wù)，因此需要一個能夠?qū)崟r、高效并能管理多個FPGA芯片的操作系統(tǒng)。本研究的意義在于研究設(shè)計一種能夠支持多FPGA的實時嵌入式操作系統(tǒng)，讓多個FPGA芯片能夠高效協(xié)同工作，實現(xiàn)精確的實時任務(wù)調(diào)度，提升整個系統(tǒng)的性能和可靠性。二、研究內(nèi)容1.多FPGA架構(gòu)的選擇：研究大規(guī)模多FPGA的體系架構(gòu)設(shè)計，選擇適合的多FPGA架構(gòu)。2.實時任務(wù)調(diào)度算法的研究：設(shè)計實時任務(wù)調(diào)度算法，保證系統(tǒng)中的任務(wù)能夠及時完成。3.FPGA之間通信協(xié)議的研究：研究設(shè)計基于FPGA之間通信的協(xié)議，以實現(xiàn)FPGA芯片之間的高效通信。4.操作系統(tǒng)核心模塊的實現(xiàn)：實現(xiàn)實時協(xié)同工作的操作系統(tǒng)核心模塊，支持多FPGA的實時任務(wù)調(diào)度和通信。5.系統(tǒng)測試與評估：對系統(tǒng)進行全面的測試和評估，檢查系統(tǒng)的可用性、可靠性和性能等方面。三、預(yù)期結(jié)果通過本研究的實施，設(shè)計出一種能夠支持多FPGA的實時嵌入式操作系統(tǒng)，實現(xiàn)精確的實時任務(wù)調(diào)度和高效的FPGA之間通信。該系統(tǒng)將具有以下優(yōu)點：1.基于實時任務(wù)調(diào)度算法，保證系統(tǒng)中的任務(wù)能夠及時完成，提升系統(tǒng)的響應(yīng)速度。2.支持多FPGA芯片協(xié)同工作，提升系統(tǒng)的性能和可靠性。3.實現(xiàn)高效的FPGA之間通信，加快整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度，提高系統(tǒng)的吞吐量。四、研究方法1.文獻調(diào)研：了解現(xiàn)有的實時嵌入式操作系統(tǒng)和多FPGA系統(tǒng)架構(gòu)，對實現(xiàn)多FPGA實時嵌入式操作系統(tǒng)提供參考。2.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計：根據(jù)多FPGA系統(tǒng)需求，選擇合適的系統(tǒng)架構(gòu)，并進行架構(gòu)設(shè)計。3.實時任務(wù)調(diào)度算法的研究：綜合考慮實時任務(wù)的優(yōu)先級、時限和資源占用情況，設(shè)計合理的實時任務(wù)調(diào)度算法。4.FPGA之間通信協(xié)議的研究：研究并選擇合適的FPGA之間通信協(xié)議，并進行實現(xiàn)和測試。5.操作系統(tǒng)核心模塊的實現(xiàn)：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，對實時嵌入式操作系統(tǒng)核心模塊進行設(shè)計和實現(xiàn)。6.系統(tǒng)測試與評估：對系統(tǒng)進行全面的測試和評估，檢查系統(tǒng)的可用性、可靠性和性能等方面。五、進度安排1.文獻調(diào)研和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計：2個月2.實時任務(wù)調(diào)度算法的研究：1個月3.FPGA之間通信協(xié)議的研究：2個月4.操作系統(tǒng)核心模塊的實現(xiàn)：3個月5.系統(tǒng)測試與評估：2個月六、參考文獻1.OmarHammami,YoussefRoussi,andMohamedAbid,“Real-timeOperatingSystemforaReconfigurableMulticoreSystem-on-Chip,”JournalofElectronicTesting,vol.26,no.4,pp.353-366,2010.2.SadiaZafarandSofièneTahar,“SchedulabilityAnalysisofReal-TimeTasksonFPGAsusingModel-Checking,”ACMInternationalConferenceonComputingFrontiers,Pisa,Italy,2015.3.G.S.Madhusudan,M.Johnson,K.K.Prabhu,Y.Srinivas,andJ.M.Pierre,“AMethodologyforImplementingReal-TimeApplicationsusingFPGA-BasedMulti-ProcessorSystems-on-Chip,”InternationalConferenceonComputationalScience,Amsterdam,Netherlands,2016.4.M.Rumo,M.Berniero,F.Baronti,A.Carlotto,andA.Mugnaini,“AReal-TimeOperatingSystemforReconfigurableComputing,”IEEEInternationalConferenceonField-ProgrammableTechnology,Xi’an,China,2017.5.Z.Yang,E.A.Lee,andQ.Chen,“Real-TimeSchedulingStrategiesforFPGA