一種嵌進(jìn)兩個(gè)以上中央處理器架構(gòu)的計(jì)算機(jī)建立方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，更具體是一種嵌進(jìn)兩個(gè)以上中央處理器架構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的建立方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計(jì)算機(jī)嵌入技術(shù)的發(fā)展，特別是ARM的迅猛發(fā)展，使原有的工業(yè)用途工控IPC機(jī)逐步退出市場(chǎng)，相應(yīng)而來(lái)的則是以ARM為主流的PC機(jī)(本次發(fā)明申請(qǐng)為EPC機(jī)構(gòu)建方法)。
[0003]現(xiàn)有EPC機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):以中央處理器(CPU)總線(xiàn)為計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)總線(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)(Symbian、uc/osll、VxWorks Windows CE、Iinux等)操作系統(tǒng)；功耗低、可靠性相對(duì)高、成本可控；軟件(應(yīng)用與系統(tǒng))往往捆綁固化、可裁剪。其主要缺陷:系統(tǒng)能力不強(qiáng)，稍大規(guī)模的程序運(yùn)行有難度。而現(xiàn)實(shí)是越來(lái)越多的家庭電腦需要運(yùn)行的環(huán)境(操作系統(tǒng)軟件)要求高，不堪重負(fù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種建立新型的嵌進(jìn)兩個(gè)以上中央處理器(CPU)架構(gòu)的計(jì)算機(jī)組成方法，既可實(shí)現(xiàn)EPC機(jī)的低功耗能力，又能擴(kuò)充加強(qiáng)其性能。
[0005]本發(fā)明的采用的技術(shù)方案是:先建立一種VxWorks操作系統(tǒng)架構(gòu)，所述的VxWorks系統(tǒng)按功用區(qū)劃為應(yīng)服(應(yīng)用服務(wù))處理系統(tǒng)(AFS)與基準(zhǔn)功用協(xié)處理系統(tǒng)，基準(zhǔn)功用協(xié)處理系統(tǒng)(SFS)作為主應(yīng)服處理系統(tǒng)的協(xié)處理部分幫其完成對(duì)應(yīng)用軟件的支持功能。然后，根據(jù)主應(yīng)服處理系統(tǒng)和基準(zhǔn)功用協(xié)處理系統(tǒng)的整個(gè)數(shù)量，安排同等數(shù)量的嵌進(jìn)式中央處理器(CPU)為核心的處理器組件構(gòu)建硬件平臺(tái)，所述的嵌入式CPU，其總線(xiàn)自帶Flash、內(nèi)存和硬件驅(qū)動(dòng)接口電路，每個(gè)嵌入式CPU只運(yùn)行其對(duì)應(yīng)的那個(gè)處理系統(tǒng)的功能。
[0006]主應(yīng)服務(wù)處理系統(tǒng)與基準(zhǔn)功用協(xié)處理系統(tǒng)之間通過(guò)協(xié)議來(lái)完成功能服務(wù)和數(shù)據(jù)交換，在通信協(xié)議協(xié)調(diào)工作下，應(yīng)服處理系統(tǒng)與基準(zhǔn)功用協(xié)處理系統(tǒng)各運(yùn)行在不同的嵌進(jìn)式中央處理器上，而每個(gè)子系統(tǒng)就可具有私有的硬件資源。
[0007]優(yōu)選方案:
1.優(yōu)先選用的硬件載體平臺(tái)系統(tǒng)，由一個(gè)應(yīng)服功用處理器組件及一組基準(zhǔn)功用處理器組件組成；應(yīng)服功用處理器用在VxWorkS的應(yīng)服處理系統(tǒng)的子系統(tǒng)用戶(hù)應(yīng)用程序；基準(zhǔn)功用協(xié)處理器組件則用于運(yùn)行在VxWorks的應(yīng)服處理系統(tǒng)的子系統(tǒng)及用戶(hù)應(yīng)用程序中；基準(zhǔn)功能協(xié)處理器則用于運(yùn)行VxWorks的基準(zhǔn)功用處理系統(tǒng)的子系統(tǒng)中；處理器組件之間安排內(nèi)在的通訊硬件接口。
[0008]2.優(yōu)先選用的的嵌進(jìn)式中央處理器(CPU):以ARM7開(kāi)發(fā)板作為功用服務(wù)功能處理器組件的處理器，ARM9開(kāi)發(fā)板作為應(yīng)服功能處理器組件的處理器，每個(gè)中央處理器(CPU)總成下自帶USB接口、內(nèi)存、FLash,以太網(wǎng)絡(luò)芯片。
[0009]本發(fā)明的計(jì)算機(jī)區(qū)劃為應(yīng)用主服務(wù)處理一塊、文件系統(tǒng)存儲(chǔ)服務(wù)協(xié)處理一塊、網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)協(xié)處理一塊和窗口圖形人機(jī)對(duì)話(huà)顯示服務(wù)協(xié)助處理一塊共四大塊，Vxfforks操作系統(tǒng)和嵌進(jìn)式中央處理器(CPU )組件對(duì)應(yīng)這四大塊設(shè)立成四組。
[0010]采用本發(fā)明的技術(shù)方案達(dá)到的有益效果是:采用嵌進(jìn)式兩個(gè)以上中央處理器組件，每個(gè)中央處理器只做各自的每項(xiàng)工作，能明顯提高系統(tǒng)性能，又能保持嵌進(jìn)式單個(gè)中央處理器低功耗的優(yōu)勢(shì)，特別是在VxWorks基礎(chǔ)上新建立的系統(tǒng)，能讓用戶(hù)感到是在單個(gè)中央處理器上開(kāi)發(fā)和運(yùn)行的VxWorks應(yīng)用軟件，以此方式，低功能的EPC將能提高成性能大大增強(qiáng)的嵌進(jìn)式計(jì)算機(jī)。
[0011]
【具體實(shí)施方式】
[0012]
一、本發(fā)明的技術(shù)方案構(gòu)建的新VxWorks操作系統(tǒng)方法如下:子系統(tǒng)劃分:VxWorks由一個(gè)主應(yīng)服處理子系統(tǒng)與三個(gè)基準(zhǔn)功用協(xié)處理系統(tǒng)組成，三個(gè)基準(zhǔn)功用協(xié)處理系統(tǒng)分別是:網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，文件系統(tǒng)存儲(chǔ)服務(wù)(包括磁盤(pán)、U盤(pán))，窗口圖形人機(jī)對(duì)話(huà)顯示服務(wù).1.主應(yīng)服處理子系統(tǒng):
服務(wù)映射函數(shù)是與VxWorks中功能函數(shù)代碼具有同樣代碼接口形式的函數(shù)，但不同之處在于服務(wù)映射函數(shù)將調(diào)用轉(zhuǎn)向映射看護(hù)模塊。
[0013]根據(jù)子系統(tǒng)劃分三個(gè)映射看護(hù)模塊，每個(gè)映射看護(hù)模塊即為對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)功用服務(wù)處理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模塊。服務(wù)請(qǐng)求響應(yīng)，映射看護(hù)模塊從上層服務(wù)映射函數(shù)得到服務(wù)請(qǐng)求及參數(shù)，并從內(nèi)部通信接口轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)功用服務(wù)系統(tǒng)，再將從內(nèi)部通信接口接收到的基準(zhǔn)功用處理系統(tǒng)處理結(jié)果返送給上層服務(wù)映射函數(shù)。事件處理響應(yīng)，映射看護(hù)模塊從內(nèi)部通信接口接收到的基準(zhǔn)功用處理系統(tǒng)中發(fā)生的事件信息，轉(zhuǎn)而向上層服務(wù)映射函數(shù)發(fā)出消息通知，再由上層映射函數(shù)送給相應(yīng)的系統(tǒng)模塊或應(yīng)用軟件時(shí)程去處理。
[0014]應(yīng)服處理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是:
A.根據(jù)主應(yīng)服處理子系統(tǒng)與基準(zhǔn)功用協(xié)處理子系統(tǒng)之間的通信協(xié)議設(shè)計(jì)編寫(xiě)映射看護(hù)模塊與服務(wù)映射函數(shù)代碼；
B.將中歸于基準(zhǔn)功用協(xié)處理子系統(tǒng)所定義的功能所對(duì)應(yīng)的內(nèi)核模塊、系統(tǒng)調(diào)用API函數(shù)及相關(guān)代碼部分裁剪掉，代之以服務(wù)映射函數(shù)；
C.將VxWorks相應(yīng)的映射看護(hù)模塊一起并入VxWorks內(nèi)核及驅(qū)動(dòng)，所以便形成應(yīng)服處理子系統(tǒng)。
[0015]2.基準(zhǔn)功用協(xié)處理子系統(tǒng)
基準(zhǔn)功用協(xié)處理子系統(tǒng)由其監(jiān)控守護(hù)程序與功能服務(wù)處理二部分組成，該二部分合并一起封裝在相應(yīng)的硬件組件H_SFS的FLASH內(nèi)。監(jiān)控守護(hù)程序，監(jiān)控守護(hù)程序是SFS的主程序，是用來(lái)接收來(lái)自?xún)?nèi)部通信接口上對(duì)應(yīng)于AFS的服務(wù)請(qǐng)求響應(yīng)，并調(diào)用內(nèi)部相應(yīng)服務(wù)功能軟件模塊進(jìn)行處理，然后將結(jié)果通過(guò)內(nèi)部通信接口發(fā)給AFS;同時(shí)監(jiān)控守護(hù)程序?qū)z測(cè)來(lái)自自身內(nèi)部的軟硬件事件，并將事件消息通過(guò)內(nèi)部通信接口發(fā)給AFS均有自己的監(jiān)控守護(hù)程序:監(jiān)控守護(hù)程序分成二層:內(nèi)部通信接口驅(qū)動(dòng)與監(jiān)控處理。網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)Net _SFS, Net_SFS主要功能是提供網(wǎng)絡(luò)套接口處理及TCP/IP協(xié)議棧處理等服務(wù)，由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)監(jiān)控守護(hù)程序與裁剪后的VxWorks內(nèi)核組成。
[0016]D.根據(jù)主應(yīng)服處理子系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)通信基準(zhǔn)功用協(xié)處理子系統(tǒng)之間的通信協(xié)議(自由定義設(shè)計(jì))設(shè)計(jì)編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控守護(hù)程序；
E.保留VxWorks中有關(guān)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)函數(shù)，將VxWorks內(nèi)核代碼中與TCP/IP協(xié)議棧運(yùn)行無(wú)關(guān)的部分裁剪精簡(jiǎn)掉；
F.將網(wǎng)絡(luò)通信監(jiān)控守護(hù)程序并入到內(nèi)核主程序即可。
[0017]3.文件系統(tǒng)存儲(chǔ)服務(wù)，主要功能是提供文件系統(tǒng)管理服務(wù)功能，包括文件創(chuàng)建、讀寫(xiě)等服務(wù)，由文件存儲(chǔ)服務(wù)監(jiān)控守護(hù)程序與裁剪后的VxWorks內(nèi)核組成。
[0018]G.根據(jù)主應(yīng)服處理子系統(tǒng)與文件存儲(chǔ)服務(wù)File_SFS之間的通信協(xié)議(自由定義設(shè)計(jì))設(shè)計(jì)編寫(xiě)文件存儲(chǔ)監(jiān)控守護(hù)程序；
H.保留VxWorks中有關(guān)文件系統(tǒng)的硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)函數(shù)，將VxWorks內(nèi)核代碼中文件系統(tǒng)運(yùn)行無(wú)關(guān)的部分裁剪精簡(jiǎn)掉；
1.將文件存儲(chǔ)服務(wù)監(jiān)控守護(hù)程序并入到內(nèi)核主程序即可。
[0019]4.窗口圖形人機(jī)對(duì)話(huà)顯示服務(wù)，主要功能是提供窗口、圖形顯示服務(wù)與鍵盤(pán)、鼠標(biāo)操作掃描響應(yīng)服務(wù)，由窗口圖形顯示服務(wù)監(jiān)控守護(hù)程序與裁剪后的VxWorks組成。
[0020]J.根據(jù)主應(yīng)服處理子系統(tǒng)與窗口圖形顯示服務(wù)之間的通信協(xié)議(自由定義設(shè)計(jì))設(shè)計(jì)編寫(xiě)窗口圖形顯示服務(wù)監(jiān)控守護(hù)程序。
[0021]K.保留VxWorks 0PEN_GL相關(guān)其它⑶I庫(kù)函數(shù)、X窗口系統(tǒng)、顯示接口驅(qū)動(dòng)，保留USB鍵盤(pán)與USB鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)，將VxWorks內(nèi)核無(wú)關(guān)的部分裁剪精簡(jiǎn)掉；
L.將窗口圖形顯示服務(wù)監(jiān)控守護(hù)程序并入到內(nèi)核主程序即可。
[0022]二、硬件安排方法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
SPC由一個(gè)H_SFS硬件組件及組件互聯(lián)通信硬件組成，各組件之間互聯(lián)通信接口硬件可選用為下列方式之一:
A、以太網(wǎng)交換；
B、混合串行總路線(xiàn)二二對(duì)接；
C、并行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)對(duì)接
首選方案為以混合串行總路線(xiàn)二二對(duì)接交換方式。
[0023]處理器組件基本配置:CPU選型:可采用各種嵌進(jìn)式CPU，首選方案為:ARM7作為基準(zhǔn)功用協(xié)處理子系統(tǒng)的處理器，ARM9作為基準(zhǔn)功用協(xié)處理子系統(tǒng)的處理器；
基本功能硬件:
每個(gè)CPU總線(xiàn)自帶FLASH、MEMORY、ETHNET網(wǎng)絡(luò)芯片、USB接口本實(shí)施例優(yōu)選四塊功能:
1.應(yīng)服主處理器組件H-AFS，用來(lái)運(yùn)行用戶(hù)應(yīng)用軟件及主應(yīng)服處理子系統(tǒng)，除基本配置外，不需另加硬件。
[0024]2.網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)處理器組件:用來(lái)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)子系統(tǒng)，除基本配置外，需要擴(kuò)充一個(gè)或若干(多網(wǎng)口通信)網(wǎng)絡(luò)芯片及RJ45接口作為整個(gè)系統(tǒng)的對(duì)個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。
[0025]3.文件系統(tǒng)存儲(chǔ)服務(wù)協(xié)處理器組件:用來(lái)行動(dòng)磁盤(pán)(包括U盤(pán))文件存儲(chǔ)服務(wù)File_SFS子系統(tǒng)，除基本配置外，需要擴(kuò)充硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)接口及U盤(pán)驅(qū)動(dòng)接口電路。
[0026]4.窗口圖形人機(jī)對(duì)話(huà)顯示服務(wù)協(xié)處理器組件:用來(lái)運(yùn)行窗口圖形人機(jī)對(duì)話(huà)顯示服務(wù)X_SFS，除基本配置外，需要擴(kuò)充USB鍵盤(pán)接口、USB鼠標(biāo)接口、顯示器驅(qū)動(dòng)接口等電路。
[0027]當(dāng)然，根據(jù)具體的工作需要，還可以劃分更多其它功能，配合對(duì)應(yīng)的VxWorks操作系統(tǒng)和嵌進(jìn)式CPU處理器組件來(lái)完成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種嵌進(jìn)兩個(gè)以上中央處理器架構(gòu)的計(jì)算機(jī)建立方法，其特征是:首先建立一種Vxfforks操作系統(tǒng)，所述的VxWorks系統(tǒng)按功能劃分成主應(yīng)服處理系統(tǒng)與一組基準(zhǔn)功用協(xié)處理系統(tǒng)，基準(zhǔn)功用協(xié)處理系統(tǒng)作為主應(yīng)服處理系統(tǒng)的協(xié)處理部件來(lái)幫助前者完成對(duì)應(yīng)用軟件的支持功能，然后，根據(jù)主應(yīng)服處理系統(tǒng)和基準(zhǔn)功用協(xié)處理系統(tǒng)的總數(shù)量，安排同等數(shù)量的嵌進(jìn)式中央處理哭器為核心的處理器組件硬件平臺(tái)，所述的嵌進(jìn)式中央處理器，其總路線(xiàn)自帶Flash、內(nèi)在和硬件驅(qū)動(dòng)接口電路，每個(gè)嵌進(jìn)式中央處理器只運(yùn)行其對(duì)應(yīng)的那個(gè)處理系統(tǒng)的功能。2.主應(yīng)服處理系統(tǒng)與基準(zhǔn)功用協(xié)處理系統(tǒng)之間通過(guò)通信協(xié)議來(lái)完成功能服務(wù)請(qǐng)求與數(shù)據(jù)交換。3.硬件平臺(tái)系統(tǒng)，由一個(gè)應(yīng)服功能處理器組件及一組基準(zhǔn)功用協(xié)處理器組件構(gòu)成；處理器組件之間安排內(nèi)部通訊硬件接口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌進(jìn)式兩個(gè)以上CPU的計(jì)算機(jī)的建立方法，其特征是:以ARM7作為功能服務(wù)功能處理器組件的處理器，ARM9作為應(yīng)用服務(wù)功能處理器組件的處理器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌進(jìn)式兩個(gè)CPU的計(jì)算機(jī)的建立方法，其特征是:將整個(gè)本發(fā)明計(jì)算機(jī)劃分為主應(yīng)服處理部分、網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)協(xié)處理部分、文件系統(tǒng)存儲(chǔ)服務(wù)協(xié)處理部分的窗口圖形人機(jī)對(duì)話(huà)顯示服務(wù)四大部分，安排VxWorks操作系統(tǒng)和嵌進(jìn)式CPU處理器組件對(duì)應(yīng)這中部分設(shè)置四組。
【專(zhuān)利摘要】一種嵌進(jìn)兩個(gè)以上中央處理器架構(gòu)的計(jì)算機(jī)建立方法，其特征是：首先構(gòu)建一種VxWorks操作系統(tǒng)，然后根據(jù)操作系統(tǒng)中處理系統(tǒng)的總數(shù)量，安排同等數(shù)量的嵌進(jìn)式中央處理器（CPU）為核心的處理器組件構(gòu)件硬件平臺(tái)，所述的嵌進(jìn)式中央處理器（CPU），其總線(xiàn)自帶Flash、內(nèi)在和硬件驅(qū)動(dòng)接口電路，每個(gè)嵌進(jìn)式CPU只運(yùn)行其對(duì)應(yīng)的那個(gè)處理系統(tǒng)的功能，各處理系統(tǒng)之間通過(guò)通信協(xié)議來(lái)完成功能服務(wù)請(qǐng)求與數(shù)據(jù)交換。本發(fā)明可以建立新結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)效率高、能耗低，而且軟件運(yùn)行、開(kāi)發(fā)環(huán)境友好，和單個(gè)中央處理器（CPU）的感覺(jué)相同。
【IPC分類(lèi)】G06F15/16
【公開(kāi)號(hào)】CN105022714
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510405270
【發(fā)明人】劉程秀
【申請(qǐng)人】劉程秀
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月13日