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Zusammenfassung

Im Verlauf der vorliegenden Arbeit wurde der Prioritäten-Manager für den Komodo-Mikrocontroller entworfen. Es wurden verschiedene Scheduling-Verfahren aus verschiedenen Bereichen betrachtet, klassifiziert und auf ihre Eigenschaften speziell in einem mehrfädigen Prozessor untersucht. Es hat sich gezeigt, daß sich die Algorithmen in einem mehrfädigen Prozessor, auf dem Latenzen genutzt werden können, anders verhalten, als in normalen Schedulern, die mit deutlich groberer Granularität arbeiten.

Neben einer Auswahl bekannter Verfahren wurde Guaranteed Percentage eingeführt, das jedem Thread einen Anteil der Taktzyklen des Prozessors zuweist und diesen Anteil sehr feingranular garantieren kann. Es wurden verschiedene Varianten des Verfahrens untersucht.

In der Softwaresimulation stellte sich die Durchmischung der Befehle verschiedener Threads als wichtige Eigenschaft eines Scheduling-Algorithmus auf einem mehrfädigen System heraus und wurde daher genauer betrachtet.

Guaranteed Percentage, Earliest Deadline First und ein Verfahren mit festen Prioritäten wurden in VHDL implementiert, so daß sie in den Komodo-Mikrocontroller eingesetzt werden können. Die VHDL-Entwürfe wurden für den zur Zeit verwendeten FPGA synthetisiert, um Aussagen über das Laufzeitverhalten und den Platzbedarf machen zu können.

Für die verschiedenen Aufgabenteile wurden Testumgebungen entwickelt, damit der Prioritäten-Manager unabhängig von anderen Teilen des Mikrocontrollers und auch mit besser anzupassenden Pseudoprogrammen getestet werden konnte. Die Java-Version des Schedulers wurde in den Simulator des Mikrocontrollers integriert, so daß jetzt auch reale Programme mit echtzeitfähigem Scheduling ausgeführt werden können.

Die Evaluierung des Entwurfes durch Vergleiche der Ergebnisse aus Softwaresimulation und Hardwareimplementierung konnte nur eingeschränkt stattfinden, da das Test-Board, auf dem der FPGA untergebracht ist, indeterministische und sporadische Fehler bei der Ausführung der Scheduler zeigte.

Nach allem, was zu beobachten war, tut der Scheduler aber auch in Hardware das, was man von ihm erwartet, so daß einem Einbau in den Komodo-Mikrocontroller nichts im Wege stehe sollte.

Es wurden mehrere Messungen durchgeführt, um die optimale Auslegung von Hardware-Parametern für den Komodo-Mikrocontroller zu bestimmen.


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Alexander Schulz
2000-06-18