RapidIO作为一种系统内部的互连技术,具备低时延、高吞吐量、高带宽、高性能等特点,是专门针对高性能嵌入式系统板间和芯片间的互连通信而设计的。RapidIO总线技术适用于各种拓扑结构,可以由交换器件组成不同规模的通信网络,但是RapidIO作为一项系统互连技术,最终是要服务于嵌入式基础设施的,因此既要研究如何提高RapidIO网络性能,也需要对包含RapidIO网络模块在内的计算系统进行研究。随着对RapidIO技术研究的深入,发现依然存在以下问题:(1)RapidIO网络容易出现重复枚举的情况;(2)在RapidIO网络QoS问题中算法执行时间较长;(3)在RapidIO网络计算系统任务调度过程中通信冲突问题时常发生。针对上述问题,本课题从RapidIO网络结构的特点出发,从以避免重复枚举为主的最小隔离块机制、以提高算法执行效率为主的路由选择策略和以避免通信冲突为主的计算系统任务调度算法这三个方面建立相应的数学模型,并设计优化算法求解问题,其主要创新工作如下:1.针对RapidIO路由网络重复枚举问题,提出一种基于最小隔离块的流量驱动机制。首先在基本的RapidIO路由拓扑结构上提出最小隔离块的概念,对路由网络进行隔离块的划分。然后以隔离块为基础,对整个RapidIO路由网络进行深度优先遍历搜索。最后引入流量驱动机制,通过流量驱动能耗算法和流量路径分配算法对隔离前后的能耗值、功耗值以及RapidIO交换机的平均工作时间进行比较,从而验证算法的可靠性。实验结果表明,通过隔离块,可以减少RapidIO交换机的枚举数量,避免重复枚举,而且随着路由结构层数的拓展,这种性能改善的效果越好。2.针对RapidIO网络QoS(Quality of Service)问题,提出一种基于改进萤火虫算法的RapidIO路由选择策略。首先利用高斯变异和存储机制对传统萤火虫算法进行优化,高斯变异可以有效控制算法搜索空间中解的散射程度,使算法避免陷入局部最优,存储机制有利于评估并存储每只萤火虫的历史状态,防止信息丢失。然后将改进后的萤火虫算法与实际RapidIO网络QoS问题相结合,选择出最终的最佳路由策略。实验结果表明,在所模拟的RapidIO测试网络中,改进后的萤火虫算法相较于其他算法曲线更加稳定,更能快速找到最优解,表现出的性能最优,对解决RapidIO网络QoS问题起到一定的作用。3.针对RapidIO网络计算系统任务调度过程中通信冲突问题,提出一种基于双仲裁机制和田口正交法的猫群优化任务调度算法。首先利用双仲裁机制对任务资源进行管理,动态判决任务的分配,有效避免通信冲突,再将田口正交法应用到猫群优化过程的跟踪模式中,降低算法运行时间。实验结果表明,该算法运行速度明显高于其他算法,算法在处理大量任务时的并行化效果最优,在异构环境中也体现出其较大的优势。最终,实现充分利用RapidIO网络资源和计算资源,进行合理地路由优化与任务调度,提高整体资源利用率,更好地满足RapidIO在嵌入式系统发展中的需要。