驱动多FPGA的实时嵌入式操作系统核心技术研究与设计的开题报告

驱动多FPGA的实时嵌入式操作系统核心技术研究与设计的开题报告一、研究背景与意义随着嵌入式系统的发展，越来越多的系统需要精确、高可靠性的实时操作系统。而针对多FPGA的实时嵌入式系统对实时操作系统的需求更迫切。多FPGA系统中，每个FPGA芯片只负责部分任务，多个FPGA芯片协同工作完成整个系统的任务，因此需要一个能够实时、高效并能管理多个FPGA芯片的操作系统。本研究的意义在于研究设计一种能够支持多FPGA的实时嵌入式操作系统，让多个FPGA芯片能够高效协同工作，实现精确的实时任务调度，提升整个系统的性能和可靠性。二、研究内容1.多FPGA架构的选择：研究大规模多FPGA的体系架构设计，选择适合的多FPGA架构。2.实时任务调度算法的研究：设计实时任务调度算法，保证系统中的任务能够及时完成。3.FPGA之间通信协议的研究：研究设计基于FPGA之间通信的协议，以实现FPGA芯片之间的高效通信。4.操作系统核心模块的实现：实现实时协同工作的操作系统核心模块，支持多FPGA的实时任务调度和通信。5.系统测试与评估：对系统进行全面的测试和评估，检查系统的可用性、可靠性和性能等方面。三、预期结果通过本研究的实施，设计出一种能够支持多FPGA的实时嵌入式操作系统，实现精确的实时任务调度和高效的FPGA之间通信。该系统将具有以下优点：1.基于实时任务调度算法，保证系统中的任务能够及时完成，提升系统的响应速度。2.支持多FPGA芯片协同工作，提升系统的性能和可靠性。3.实现高效的FPGA之间通信，加快整个系统的数据传输速度，提高系统的吞吐量。四、研究方法1.文献调研：了解现有的实时嵌入式操作系统和多FPGA系统架构，对实现多FPGA实时嵌入式操作系统提供参考。2.系统架构设计：根据多FPGA系统需求，选择合适的系统架构，并进行架构设计。3.实时任务调度算法的研究：综合考虑实时任务的优先级、时限和资源占用情况，设计合理的实时任务调度算法。4.FPGA之间通信协议的研究：研究并选择合适的FPGA之间通信协议，并进行实现和测试。5.操作系统核心模块的实现：根据系统设计要求，对实时嵌入式操作系统核心模块进行设计和实现。6.系统测试与评估：对系统进行全面的测试和评估，检查系统的可用性、可靠性和性能等方面。五、进度安排1.文献调研和系统架构设计：2个月2.实时任务调度算法的研究：1个月3.FPGA之间通信协议的研究：2个月4.操作系统核心模块的实现：3个月5.系统测试与评估：2个月六、参考文献1.OmarHammami,YoussefRoussi,andMohamedAbid,“Real-timeOperatingSystemforaReconfigurableMulticoreSystem-on-Chip,”JournalofElectronicTesting,vol.26,no.4,pp.353-366,2010.2.SadiaZafarandSofièneTahar,“SchedulabilityAnalysisofReal-TimeTasksonFPGAsusingModel-Checking,”ACMInternationalConferenceonComputingFrontiers,Pisa,Italy,2015.3.G.S.Madhusudan,M.Johnson,K.K.Prabhu,Y.Srinivas,andJ.M.Pierre,“AMethodologyforImplementingReal-TimeApplicationsusingFPGA-BasedMulti-ProcessorSystems-on-Chip,”InternationalConferenceonComputationalScience,Amsterdam,Netherlands,2016.4.M.Rumo,M.Berniero,F.Baronti,A.Carlotto,andA.Mugnaini,“AReal-TimeOperatingSystemforReconfigurableComputing,”IEEEInternationalConferenceonField-ProgrammableTechnology,Xi’an,China,2017.5.Z.Yang,E.A.Lee,andQ.Chen,“Real-TimeSchedulingStrategiesforFPGA