Multitask real-time architecture supporting predictable management and memory system

The paper presents an extension of interleave pipeline PRET architecture. The main emphasize is made on obtaining deterministic, time predicable data and a program memory system which cooperates with the pipeline processor. The idea is to pass control of all IO operations to a special unit called MACU (Memory Access Control Unit). Thread State Controller (TSC), Dynamic Interleave Controller (DIC) and MACU together with a pipeline processor are proposed, to deliver microarchitecture details, which deal with a number of hardware threads working in the system. The paper also discusses several arbitration policies in MACU and DIC. A few experiments are performed to show benefits of the proposed methodology.

Praca porusza tematykę przewidywalności czasowej systemów elektronicznych. Problem ten był obiektem badań różnych grup badaczy. Zdaniem autora największym osiągnięciem było przedstawienie architektury potokowej z przeplotem wątków sprzętowych. Główną cechą tego podejścia było usunięcie zjawiska hazardu danych i sterowania. Autor niniejszej pracy zwraca uwagę na kwestie wypracowania schematu zarządzania wielozadaniową architekturą przewidywalną czasowo oraz przewidywalnego czasowo systemu pamięci (pkt. nr 3). Pierwsza kwestia została rozwiązana dzięki zastosowaniu kontrolera kontekstu potoku (pkt. nr 4). Identyfikatory, pamięć stanów wątków (rys. 1), specjalne kolejki do przechowywania identyfikatorów (rys. nr 2) i danych (rys. nr 4) umożliwiły efektywne zarządzanie wątkami sprzętowymi. Zmiana kontekstu potoku (punkt nr 4., rys. 3 oraz 4) następuje, gdy wątek wykonuje rozkaz operacji z pamięcią (rys. nr 5). Dzięki temu podczas wykonywania operacji wejścia/wyjścia, inny wątek będzie mógł realizować swój program. Takie podejście pozwala na ukrycie detali związanych z dostępem do pamięci głównej (implementacja w module MACU) oraz zwiększenie wydajności systemu (pkt. nr 7.). Przedyskutowano także różne schematy arbitrażu przy wprowadzaniu wątków do potoku (algorytmy zaimplementowane w DIC) oraz dostępu do pamięci (algorytmy zaimplementowane w MACU) (pkt. nr 6). Wysunięte tezy potwierdzono wynikami eksperymentalnymi (pkt. nr 6).