Details

Выпускная квалификационная работа посвящена разработке оптимизации операционной системы реального времени при её имплементации в аппаратный комплекс, полностью реализованный на программируемой логической интегральной схеме. Было проведено исследование различных ОС РВ на предмет выявления общих компонентов и частей, которые могут быть реализованы на логических элементах ПЛИС. На основе него предложены варианты аппаратных оптимизаций, которые могут быть применены к различным системам, пояснены слабые стороны, продемонстрирована архитектура и возможные модификации под разные случаи использования. Была разработана оптимизация в виде аппаратного планировщика на языке VHDL в среде Quartus Prime Standard Edition с системой команд, а также произведена модификация кода ядра операционной системы реального времени для взаимодействия с ним. Для упрощения процесса тестирования была написана программа на C++, генерирующая тестовый код множества задач в зависимости от различных параметров. Был произведен анализ результатов, которые показали, что время перепланирования и обработки задач снизилось и стало постоянным. Разработанная оптимизация может быть применена к различным ОС РВ путем модификации их кода ядра.

The graduate qualification work is devoted to the development of optimization of real-time operating system at its implementation in the hardware, fully implemented on the programmable logic integrated circuit. A study of various RTOS operating systems to identify common components and parts that can be implemented on the FPGA logic elements was conducted. Based on this, variants of hardware optimizations that can be applied to different systems were proposed, weaknesses were explained, the architecture and possible modifications for different use cases were demonstrated. An optimization was developed in the form of a hardware scheduler in VHDL language in Quartus Prime Standard Edition environment with the command system, and the code of the real-time operating system kernel was modified to interact with it. To simplify the testing process, a program was written in C++ that generates test code for multiple tasks depending on different parameters. The results were analyzed and showed that the time to reschedule and process the tasks decreased and became constant. The developed optimization can be applied to different RTOS by modifying their kernel code.