Mutek: un noyau multitchesmultiprocesseurs SMP pour systmes embarqus

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Mutek un noyau multi-tâches/multi-processeurs
SMP pour systèmes embarqués

• Pascal GOMEZ, Frédéric PÉTROT, Denis HOMMAIS

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Plan

• Introduction
• Cadre de développement
• Structure du noyau
• Implantation de lordonnanceur
• Gestion des interruptions
• Performances
• Conclusion

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Introduction

• Micro noyau SMP (SYMETRICAL MULTI PROCESSOR)
• Chaque processeur a une vision équivalentede
  l espace mémoire
• Chaque processeur a un rôle équivalent dans
  lexécution des threads
• Pas de shell
• Pas de système de fichiers
• gestion efficace et automatique des
  communications avec les coprocesseurs
• fonctions POSIX.

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Graphes de taches

• Les graphes de tâches de Kahn sont utilisés dans
  la conception conjointe logicielle matérielle
  pour décrire des applications
• communications entre les tâches par des fifos
• Lectures et écritures bloquantes.

Nuds tâches exécutant un programme
séquentiel arcs communications par fifo.
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Architecture cible

• système multiprocesseur, bus et mémoire partagée.
• accélérateurs matériels.
• test and set.
• plusieurs schémas decommunication.
• Noyau multi-tâchessupportant les
  fonctionsPOSIX.

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Structure du Noyau

• haut niveau fonctions POSIX.
• couche intermédiaire fonctions de la libc et
  appels systèmes.
• couche de bas niveau fonctions dépendantes de
  larchitecture.

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Fonction de bas niveau

• Toutes les fonctions dépendantes de
  larchitecture du système (CPU, BUS, ...)
• initialisation du système
• commutation de contexte
• prise de verrou physique
• gestion des interruptions.
• LOS et les applications fonctionnent en mode
  système.

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Couche POSIX

• La couche POSIX est linterface utilisateur de
  MUTEK.
• Seul un sous-ensemble des fonctions POSIX est
  implanté
• création et destruction des threads
• gestion des mutex
• gestion des conditions
• gestion des sémaphores.
• lespace dadressage est le même pour tout les
  threads

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Ordonnanceur SMP

• partagé par tous les processeurs.
• accédé uniquement par les fonctions POSIX.
• protégé par un verrou physique.
• manipulations rapide de lordonnanceur grâce aux
  listes.

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Ordonnanceur SMP Mutex

• Les mutex et les sémaphores possèdent leur
  propres verrous.
• Les listes des mutex se superposent aux listes de
  lordonnanceur.

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Interruptions

• interruptions masquées pendant les accès a
  lordonnanceur
• masque dinterruption identique pour tous les
  processeurs
• temps de masquage des interruptions borné et
  minimal.
• Commutation par interruption
• commutations de contexte effectuées dans le
  gestionnaire dinterruption
• le retour dinterruption peut avoir lieu sur un
  processeur diffèrent de celui qui la reçu.

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Performances
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Perspectives

• Autre type d ordonnanceur
• global, sans migration de tâches
• local, sans migration de tâches
• ensemble de processeurs hétérogènes
• interconnexion des processeurs par réseau
  commuté
• Extension temps réel
• stratégies dordonnancement temps réel.

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Conclusion

• MUTEK est un noyau compact de 5 ko a 20 ko.
• peu coûteux en ressources cpu.
• fonctionne en mode système.
• portage rapide vers dautres architectures.