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Performance-optimierte Prozessoreinheiten für Echtzeitanwendungen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018283D
Original Publication Date: 2002-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 1 page(s) / 170K

Publishing Venue

Siemens

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Gebhard Oelmaier: AUTHOR [+6]

Abstract

Um hohe Geschwindigkeiten in Echtzeitsystemen (z.B. bei Vermittlungssystemen in der Nachrichten- technik) zu garantieren, muss nicht nur eine hohe mittlere Rechenleistung, sondern auch bei Lastspit- zen ein Mindestdatendurchsatz gewährleistet sein. Bislang werden dazu zeitkritische Abläufe in einem fest verdrahteten Baustein (ASIC) realisiert, dessen Änderungen erheblichen Aufwand erfordern. Reine Softwarelösungen (Berechnungen auf Mikroprozes- sor) bieten eine sehr hohe Flexibilität, sind aber we- sentlich langsamer. Bei der vorgeschlagenen Prozessoreinheit wird die Datenverarbeitung auf einen Hardware- und einen Softwareteil verteilt, und so ein erheblicher Ge- schwindigkeitsgewinn (ggü. der Softwarelösung) bei ähnlich hoher Flexibilität erzielt.

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Information / Kommunikation

•� � Daten� der� Sende-� und� Empfangseinrichtungenlaufen nicht über den Systembus, sondern wer-den einer unabhängigen Hardware-Verarbeitungseinheit (SU) zugeführt.

•� � Die� Service-Einheit� ist� über� Dualport-Speichermit dem Prozessor gekoppelt, um Datenstruktu-ren prozessorgerecht aufzubereiten.

•� � Der Datenfluß erfolgt über einen lokalen Bus.

•� � Die� Service-Einheit� übernimmt eine Vorverar-beitung� der� Daten� mittels� kleinerer� Verarbei-tungseinheiten (Service-Routinen).

•� � Zwischen� Prozessor� und Service-Einheit exis-tiert eine Kommandoschnittstelle (command in-terface (COM)).� Dadurch� kann� der� Prozessordurch einen einzigen Befehl komplexere Aktio-nen innerhalb der Service-Einheit veranlassen.

•� � Die Service-Einheit besitzt einen eigenenAnschluß an den peripheren Bus.

Die Flexibilität des Systems ist gewährleistet durchfolgende Maßnahmen:

•� � Änderungsanfällige Prozesse� werden� von� derSoftware (über den Mikroprozessor) ausgeführt.Zeitkritische� Aufgaben,� die� überschaubar� undaustestbar sind, werden auf die Service-Einheiten ausgelagert.

•� � Jede Service-Routine ist mit einer Bypass-Funktion ausgestattet, die durch den Prozessoraktiviert werden kann. Sollte also die Anpassungeiner Service-Routine notwendig sein, so kanndiese in der Hardware umgangen und vom Pro-zessor übernommen werden.

Die SU ist kein DMA-Controller oder Koprozessor,da sie nicht nur vom Prozessor� übertragene Teilauf-gaben abarbeitet, sondern eine eigenständige Verar-beitungseinheit darstellt.

Wenn die Hardware-Funktionen in einem Field Pro-grammable� Gate� Array� (FPGA)� realisiert� werden,entfällt die Bypass-Funktion, da in diesem Fall einenachträgliche Änderung der Funktionen möglich ist.

Mehrere dieser Prozessoreinheiten können über denperipheren Bus zu einem skalierbaren Multiprozes-sorsystem� zusammengeschaltet� oder� in einen Bau-stein (System on Chip) integriert werden.

Performance-optimierte Prozessor-einheiten für Echtzeitanwendungen

Idee: Gebhard Oelmaier, München;

Günter Schwarz, München;Alfred Burger, München;Helmut Brazdrum, München;Franz Hechfellner, München;Dirk Amandi, USA-Lake Mary/Fl.

Um� hohe� Geschwindigkeiten in Echtzeitsystemen(z.B. bei Vermittlungssystemen in der Nachrichten-technik) zu� garantieren,� muss� nicht� nur� eine� hohemittlere Rechenleistung, sondern auch bei Lastspit-zen� ein� Mindestdatendurchsatz� gewährleistet� sein.Bislang werden dazu zeitkritische Abläufe in einemfest verdrahteten Baustein (ASIC) realisiert, dessenÄnderungen erheblichen Aufwand erfordern. ReineSoftwarelösungen (Berechnungen auf Mikroprozes-sor) bieten eine sehr...