基于RTX系统的实时并行处理技术研究

来源 :中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuwei1st
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随着计算机技术的不断发展,计算机主频、内存及硬盘技术都得到了显著的提高。实时操作系统和多核技术发展在光电系统平台技术升级中发挥着重要作用。其中能够继承Windows各种优势的RTX(Real-time eXtension)系统无疑成为诸多实时系统中最佳的选择。而由多核技术强大的片上并行能力和相对较合理的片上计算存储比例也为系统的资源利用效率的提高开辟了新的途径。本文基于RTX系统对原有有光电系统平台进行集成化设计,并提出基于RTX的并行处理技术的方法。本研究的设计的软件包括四大模块:人机交互模块、数据存储模块、数据解算模块、I/O接口模块。基于RTX系统的任务调度机制,将任务进程分为RTSS进程和Win32进程两个部分,Win32进程主要承担人机交互模块、数据存储模块功能、数据解算模块的部分功能;RTSS进程主要实现数据解算、处理控制、I/O通信等需要较高实时性的功能。RTSS进程与Win32进程间的数据交换通过IPC共享内存方式实现,为了保证数据交互的正确性,减少内存资源的浪费,采用环形共享内存块进行数据共享结构;为了防止发生访问冲突,采用同步机制使多线程能够协调有序工作,对共享内存的读写采用互斥量信号设计读线程优先算法。其次,利用多核并行处理的机制采用多线程设计方法,对RTSS进程进行多线程结构设计,针对需要进行实时数据处理、控制的功能模块设计不同的RTSS线程,将不同的线程分配到不同的CPU中并行执行,本文针对图像处理算法的结构,设计了一种流水线执行方法。最后通过试验来验证系统实时性能的改善与提升。通过设计流水线的线程执行方法,实现一种图像提取算法在四核上进行并行处理,首先对算法中的任务进行合理分解,利用RTX系统良好的CPU亲和力,将各线程绑定到不同的CPU内核上,通过试验对系统的实时处理能力、并行处理能力进行验证。试验分为性能测试及功能测试。通过不同条件下试验数据的比较、分析和总结,验证系统的可行性。最后,利用系统实现了多路图像数据的的实时并行处理,取得了良好的效果。
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