Dynamic management of multiple operating systems in an embedded multi-core environment

摘要

Modernit sulautetut laitteet, kuten älypuhelimet, ovat kasvaneet monimutkaisiksi tietokonejärjestelmiksi, jotka tarjoavat samaan aikaan niin rikasta käyttäjäkokemusta kuin reaaliaikaista suorituskykyä alemman tason laitteille, kuten kameralle tai radiolle. Kilpailu sulautettujen järjestelmien markkinoilla on kovaa, etenkin loppukäyttäjille myytävissä mobiililaitteissa, mikä johtaa tarpeeseen vähentää laitteiden valmistuskustannuksia vaikuttamatta laitteen suorituskykyyn. Pöytäkoneiden markkinoilla jo pitkään tapahtunut siirtyminen moniydinsuorittimen käyttöön on viime aikoina alkanut tapahtua myös sulautetuissa järjestelmissä, joiden haasteena on jatkuvasti kasvava vaatimustaso suorituskyvylle ja toisaalta taas tiukat rajoitukset energiankäytölle. Moniydinsuorittimista ei kuitenkaan saada toivottua suorituskyvyn lisäystä, jos ohjelmistokehitystä jatketaan vanhoilla, yksiydinsuorittimille tarkoitettuilla toimintatavoilla. Tässä työssä esitellään systeemitason ratkaisu moniydinprosessorien rinnakkaisen laskentavoiman tehokkaaseen käyttöön. Työssä kehitettiin ratkaisu nimeltä DynOS SPUMONE, jonka perustana on käyttää kevyttä virtualisointikerrosta ajamaan samanaikaisesti eri käyttöjärjestelmiä moniydinprosessorin eri ytimillä tarpeen mukaan. Ideana on ajaa tarvittaessa reaaliaikaista suorituskykyä vaativat ohjelmat omalla ytimellään käyttäen reaaliaikakäyttöjärjestelmää. Ratkaisua voitaisiin käyttää säästämään sulautettujen laitteiden valmistuskuluissa poistamalla nykyisen tarpeen käyttää erillisiä piirejä ajamaan reaaliaikasovelluksia. Työssä kehitettiin myös DynOS SPUMONE:en perustuva prototyyppi, joka verifikoitiin ja arvioitiin. Työn tulokset osoittavat DynOS SPUMONE:en pohjautuvien ratkaisujen olevan toteutettavissa erittäin kohtuullisin suunnittelukustannuksin ilman mainittavaa vaikutusta systeemin reaaliaikaiseen suorituskykyyn.