摘要
指令集是计算机软硬件之间的接口规范，当前市场占有量最大的主流指令集架构x86和ARM均不开源，使用其架构需要面临严格的专利授权问题。我国在芯片指令集架构方面长期存在受制于人的局面，尤其在嵌入式领域，ARM架构几乎形成了垄断。实现核心信息技术和产品自主可控，是我国在信息技术方面的重要战略。RISC-Ⅴ是近年来新兴的开源指令集架构，研究开源的RISC-Ⅴ架构是我国打破芯片技术封锁的一个可能方向。同时，嵌入式处理器目前在单核性能的提升几乎已到达瓶颈，多核并行成为主要趋势。多核操作系统对于嵌入式多核处理器十分重要。实时操作系统(RTOS)一直是嵌入式领域的研究热点，并且越来越多的嵌入式应用场景都有高可靠和强实时性的需求[1]。对于RISC-Ⅴ来说，目前可选择用于研究的多核开发板相对匮乏，因此导致RISC-Ⅴ多核处理器相应RTOS的研究不多。研究RISC-Ⅴ多核RTOS并对其存在的不足加以优化，对于发展RISC-Ⅴ软件生态具有重要意义。 本文以国产开源操作系统RT-Thread作为基础平台，研究RISC-Ⅴ架构SMP处理器的RTOS,针对RISC-Ⅴ多核RTOS内核目前存在的不足进行优化。本文的核心工作是对RISC-Ⅴ多核RTOS中自旋锁机制与多核任务调度部分进行优化。在自旋锁方面，提出了一种基于RISC-ⅤLR/SC指令的自旋锁机制。在任务调度部分，本文提出了一种基于RISC-Ⅴ软件中断的任务调度触发机制，并对任务调度策略进行优化，提出了基于CPU候选池的负载均衡调度策略。本文在RISC-Ⅴ多核RTOS现有的实现方式基础上，结合RISC-Ⅴ硬件特点，分析RISC-Ⅴ多核RTOS不足之处，并对其改进优化。 本文使用经典测试嵌入式处理器性能的Dhrystone[2]测试程序，在RISC-Ⅴ架构的K210及PolarFire开发板上进行测试与验证。测试结果表明，优化后的RTOS各功能运行正常，上述改进能够有效降低系统耗时和任务调度时延，提升RTOS实时性能。
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