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.

在最新的法律体系中，韦尔登在法律中规定了高性能的微处理器，这种技术对电力系统的保护是非常重要的。Dazu gehören unter anderem mehrfädige Befehlsausführung（多线程），eine dynamische Sprungvorhersage und Caches（z.B.跟踪缓存）。Solche Prozessoren sind dadfür Echtzeitanwendungen努尔schlecht geeignet，da es sehr schwierig ist，Ausführungszeiten im Voraus hinreichend genau zu bestimmen（Worst-Case- Execution-Time）.Die Grundidee des Ecvorgeschlagenen Projekts besteht daher darin，einen Regler in Hardware innerhalb eines simultan mehrfädigen Prozessors zu implementieren，welcher den zeitlichen Durchaun von Befehlen regelt.在一个通用的规则韦尔登的aktuelle Durcheles（Ist-Wert）gemessen，它包含了对Durcheles（Soll-Wert）的修改和对Vergleich Prozessor参数的修改。Daddy soll es ermöglicht韦尔登，die oben genannten Technologien zur Durchsatzsteigerung für echtzeitfähige Prozessoren nutzbar zu machen.在REMIS-Projekt soll ein solcher Regler auf der Basis eines simultan mehrfädigen Prozessors entwickelt韦尔登.首先，我们要解决的是能量和过程温度之间的关系，这是一个韦尔登的能量和过程温度之间的关系。因此，REMIS-Projekt也解决了韦尔登中过程温度的数学调节理论和模型的基础。努尔因此是一个非常大的问题，它使一般程序的稳定性和时效性得到保证，同时保证时效性，使时效性和时效性得到容忍。最后给出了求解最优调节参数的方法韦尔登。Mögliche Vorgehensweisen hierzu韦尔登im Antrag an einem Beispiel（Fehlspekulationen durch dynamische Sprungvorhersage）erläutert.Die Eignung des Prozessors mit implementiteem Regler und der zugehörigen Theorie sowie Kosten und Nutzen der Regelung sollen anhand von Benchmarks and eines fahrlosen Transportsystems evaluiert韦尔登.

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