Untersuchung und Bewertung von regelungstechnischen Prinzipien zur Verbesserung des Echtzeitverhaltens moderner Mikroprozessoren

控制工程原理的调查和评估，以提高现代微处理器的实时行为

• 批准号: 103897449
• 负责人: Professor Dr. Uwe Brinkschulte
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Eingebettete Systeme
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2008-12-31 至 2013-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/103897449?language=en
• 关键词: Untersuchung; und; Bewertung; von; regelungstechnischen

In heutigen Rechnersystemen werden in der Regel hochperformante Mikroprozessoren eingesetzt, die sich fortgeschrittener Technologien zur Durchsatzsteigerung bedienen. Dazu gehören unter anderem mehrfädige Befehlsausführung (Multithreading), eine dynamische Sprungvorhersage und Caches (z.B. Trace Caches). Solche Prozessoren sind dadurch für Echtzeitanwendungen nur schlecht geeignet, da es sehr schwierig ist, Ausführungszeiten im Voraus hinreichend genau zu bestimmen (Worst-Case- Execution-Time).Die Grundidee des hier vorgeschlagenen Projekts besteht daher darin, einen Regler in Hardware innerhalb eines simultan mehrfädigen Prozessors zu implementieren, welcher den zeitlichen Durchsatz von Befehlen regelt. In einer geschlossenen Regelschleife werden der aktuelle Durchsatz (Ist-Wert) gemessen, mit dem angestrebten Durchsatz (Soll-Wert) verglichen und abhängig von diesem Vergleich Prozessorparameter modifiziert, um den gewünschten Durchsatz zu erreichen. Dadurch soll es ermöglicht werden, die oben genannten Technologien zur Durchsatzsteigerung für echtzeitfähige Prozessoren nutzbar zu machen. Im REMIS-Projekt soll ein solcher Regler auf der Basis eines simultan mehrfädigen Prozessors entwickelt werden. Neben dem primären Regelziel Echtzeit sollen zusätzlich sekundäre Regelziele wie Energieverbrauch und Prozessortemperatur betrachtet werden.Durch das REMIS-Projekt sollen auch die Grundlagen für eine mathematische Regelungstheorie zur Beschreibung und Modellierung des Einsatzes eines Reglers in einem Mikroprozessor gelegt werden. Nur so ist es möglich, mathematisch fundierte Aussagen über Stabilität und langfristiges Zeitverhalten des geregelten Prozessors zu erhalten und somit Garantien, Grenzen und Toleranzbereiche des Zeitverhaltens zu ermitteln. Weiterhin sollen Methoden zur Berechnung optimaler Reglerparameter erarbeitet werden. Mögliche Vorgehensweisen hierzu werden im Antrag an einem Beispiel (Fehlspekulationen durch dynamische Sprungvorhersage) erläutert.Die Eignung des Prozessors mit implementiertem Regler und der zugehörigen Theorie sowie Kosten und Nutzen der Regelung sollen anhand von Benchmarks und eines fahrerlosen Transportsystems evaluiert werden.

在德国的高性能微浸渍工艺系统中，浸渍工艺技术被称为“浸渍工艺技术”。Dazu gehören under anderem mehrfädige befehlsausfhrung（多线程），eine dynamische sprungvorherage and cache （z.B. Trace cache）。Solche prozesssoren sderdersch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch sch schDie Grundidee des hier vorgeschlagenen project best daher darin, eininen Regler in Hardware innerhaleines simultan mehrfädigen Prozessors zu implementien, welcher den zeitlichen Durchsatz von Befehlen regelt。In einer geschlossenen Regelschleife werden der aktuelle Durchsatz (Ist-Wert) gemessen, mit dem angestrerebten Durchsatz (Soll-Wert) verglichen and abhängig von diesem verglich Prozessorparameter modifiziert, um den gew<s:1> nschten Durchsatz zu erreichen。研究方向：1、研究方向：1、研究方向：1、研究方向：1、研究方向：1、研究方向：1、研究方向：1、研究方向：echtzeitfähige在REMIS-Projekt中，在solcher Regler和Basis - eines的同时，在mehrfädigen教授的整个过程中。Neben dem primären Regelziel Echtzeit sollen zusätzlich sekundäre Regelziele wie Energieverbrauch and prof prof betrachtet werden。德国remis项目已被确定为德国微观数学模型的研究对象。德国remis项目被确定为德国微观数学模型的研究对象。Nur so ist es möglich，数学基金资助Aussagen（德国）Stabilität和langfristiges Zeitverhalten des geregelten教授zuerhalten和somit Garantien， Grenzen和Toleranzbereiche des Zeitverhaltens zuermitteln。本文采用了一种新的优化方法，即参数优化方法。Mögliche Vorgehensweisen hierzu werden im Antrag and einem Beispiel (Fehlspekulationen durch dynamische Sprungvorhersage) erläutert。《教授的研究》（Eignung des教授）在《zugehörigen理论与实践》（theory sowie Kosten）和《理论与实践》（Nutzen der Regelung sollen）和《基准与实践》（benchmark）和《运输系统评估》（Transportsystems evalueterden）上发表了评论。

项目成果

Design and Evaluation of an Energy-Saving Real-Time Microprocessor

节能实时微处理器的设计与评估

• DOI: 10.1109/isorc.2014.32
• 发表时间: 2014
• 期刊: 2014 IEEE 17th International Symposium on Object/Component/Service-Oriented Real-Time Distributed Computing
• 作者: Uwe Brinkschulte;Daniel Lohn;Michael Bauer
• 通讯作者: Michael Bauer