Proposta de um processador multithreading com características de previsibilidade

The real-time embedded systems design requires precise control of the passage of time in the computation performed by the modules and communication between them. Generally, these systems consist of several modules, each designed for a specific task and restricted communication with other modules in order to obtain the required timing. This strategy, called federated architecture, is already becoming unviable in front of the current demands of cost, required performance and quality of embedded system. To address this problem, it has been proposed the use of integrated architectures that consist of one or few circuits performing multiple tasks in parallel in a more efficient manner and with reduced costs. However, one has to ensure that the integrated architecture has temporal composability, ie the ability to design each task temporally isolated from the others in order to maintain the individual characteristics of each task. The Precision Timed Machines are an integrated architecture approach that makes use of multithreaded processors to ensure temporal composability. Thus, this work presents the implementation of a Precision Machine Timed named Hivek-RT. This processor which is a VLIW supporting Simultaneous Multithreading is capable of efficiently execute real-time tasks when compared to a traditional processor. In addition to the efficient implementation, the proposed architecture facilitates the implementation real-time tasks from a programming point of view.

O projeto de sistemas embarcados de tempo real requer um controle preciso da passagem de tempo na computação realizada pelos módulos e na comunicação entre os mesmos. Geralmente, esses sistemas são constituídos de vários módulos, cada um projetado para uma tarefa específica e com comunicação restrita com os demais módulos a fim de se obter a temporização necessária. Essa estratégia, chamada de arquitetura federada, já está se tornando inviável em frente as demandas atuais de custo, desempenho e qualidade exigidas dos sistema embarcados. Para atacar esse problema, atualmente se propõe o uso de arquiteturas integradas, que consistem em um ou poucos circuitos realizando várias tarefas em paralelo de forma mais eficiente e com redução de custos. Entretanto, é preciso garantir que a arquitetura integrada possua componibilidade temporal, ou seja, a capacidade de projetar cada tarefa temporalmente isolada das demais a fim de manter as características individuais de cada tarefa. As “Precision Timed Machines” são uma abordagem de arquitetura integrada que advoca o uso de processadores “multithreaded” para garantir componibilidade temporal. Dessa forma, o presente trabalho apresenta a implementação de uma “Precision Timed Machine” chamada Hivek-RT. Este processador, que é um VLIW com suporte à “Simultaneous Multithreading”, é capaz de executar eficientemente tarefas de tempo real quando comparado à um processador tradicional. Além da execução eficiente, a arquitetura facilita a implementação, do ponto de vista de programação, de tarefas de tempo real.