Improving performance and determinism of multitasking systems on the LEON architecture

Parra Pablo; Guzman David; Polo Oscar R.; da Silva Antonio; Martinez Agustin; Sanchez Sebastian; Prieto Manuel

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Improving performance and determinism of multitasking systems on the LEON architecture

机译：提高莱昂架构上多任务系统的性能和确定性

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Real-time systems are characterised by the fact that they have to meet a set of both functional and temporal requirements. Processor architectures have a significant impact on the predictability of software execution times and can add different sources of indeterminism depending on the features provided. The LEON processor family is the reference platform for space missions of the European Space Agency, with open source implementations that are written in VHDL language. All versions of the LEON processors conform to the SPARC architecture Version 8. This architecture groups the general-purpose registers into windows to reduce memory transfer overhead in function calls. Unfortunately, this mechanism introduces indeterminism in software execution times at various levels. In this paper, we propose an extension to the original architecture that provides determinism for a configurable subset of tasks and interrupt service routines and eliminates the concurrency-related jitter, all this with a minimum cost in terms of FPGA resource utilisation. For the validation of the proposed solution, we have implemented the extension into the VHDL code of the LEON3 processor and modified the source code of the RTEMS operating system to make use of the new functionality.

机译：实时系统的特点是它们必须满足一组功能和时间要求。处理器架构对软件执行时间的可预测性具有显着影响，并且可以根据提供的功能添加不同的不确定来源。 Leon处理器家族是欧洲空间机构的太空任务的参考平台，具有以VHDL语言编写的开源实现。所有版本的Leon处理器都符合SPARC架构版本8.此体系结构组将通用注册到Windows中以减少函数调用中的内存传输开销。不幸的是，这种机制在各个层次的软件执行时间中引入了不确定主义。在本文中，我们提出了对原始架构的扩展，为可配置的任务和中断服务例程提供了确定性，并消除了与FPGA资源利用率的最小成本的所有这些抖动。对于所提出的解决方案的验证，我们已将扩展实施到Leon3处理器的VHDL代码中，并修改了RTEMS操作系统的源代码以利用新功能。

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来源
《Microprocessors and microsystems》 |2021年第2期|103610.1-103610.13|共13页
作者
Parra Pablo; Guzman David; Polo Oscar R.; da Silva Antonio; Martinez Agustin; Sanchez Sebastian; Prieto Manuel;
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作者单位

Univ Alcala De Henares Space Res Grp Madrid Spain;

NASA Goddard Space Flight Ctr 8800 Greenbelt Rd Greenbelt MD 20771 USA;

Univ Alcala De Henares Space Res Grp Madrid Spain;

Univ Alcala De Henares Space Res Grp Madrid Spain;

Univ Alcala De Henares Space Res Grp Madrid Spain;

Univ Alcala De Henares Space Res Grp Madrid Spain;

Univ Alcala De Henares Space Res Grp Madrid Spain;

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收录信息美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
LEON; SPARC; Register windows; Real-time systems;

机译：莱昂;SPARC;注册窗口;实时系统;

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