基于消息机制的片上多处理器系统的研究

2．2．2 处理器到控制器方向
处理器到控制器方向的连接属于多对一的模式，当处理器同时有消息要传递给控制器时会引起冲突。为解决该冲突，系统引入了互斥核。因此该方向上的消息传递时需要先锁定互斥核，才能向控制器的FIFO写入消息数据。该方向的传递流程图如图2(b)所示。
2．3 消息的读取
消息的读取过程为处理器从消息存储器FIFO读出数据的过程。由于采用的是双端口FIFO，数据的写入与读取可同时进行。但由于处理器可能存在中断、写入与读出速率不一致等原因，因此消息的读取采用异步读取的方式，即判断FIFO中的数据个数，先读取消息的前两个字节，获得该消息的长度，然后根据该长度等待消息传递完毕，再一次性读取剩余消息数据。
2．4 消息的处理
消息读取完之后，首先发送确认消息给发送者，表示成功收到了消息。然后根据洧息中的类型跳转到该类型的处理函数，接着再根据消息中的子类型跳转到该子类型的处理函数。最后，当任务执行完之后发送任务结束消息。
2．5 数据移动
当系统中有大量的数据需要移动时，为了减少系统的开销，加入DMA核。数据的移动由DMA核控制，而DMA核由控制器进行控制。因此，从处理器如果有移动数据的需要，需要用消息先通知控制器，然后由控制器控制DMA进行移动。图3为控制器利用DMA进行数据移动的流程图。

2．6 容错性设计
当系统长时间运行时，不排除处理器出现问题的可能性，因此需要引入容错性设计，保证系统能正确运行。
首先，主控制器中定义一个从处理器列表。从处理器初始化完成时，发送初始化完成消息，主控制器对发送消息的从处理器进行登记，并添加到列表。
接着，主控制器中定义一个任务结构，包含任务所属的组、任务ID、任务允许最长处理时间、任务开始处理的时间等字段。运行时，主控制器根据事先设计的程序生成任务列表，然后根据从处理器列表分配任务，并记录任务处理开始时间。
然后，主控制器反复查询任务列表，检查任务时间。当发现任务超时，则重新分配该任务，使得系统仍能正常工作，并将处理该任务的从处理器从列表中别除，发出警报。

3 实验与结果
为了验证该系统的可行性及性能，本文采用JPEG编码器(以DCT变换为基础的有损压缩算法)作为该系统的测试程序。DCT算法的大致流程为：对于一块最小数据处理单元(MCU)，先把数据从空间域变换到频率域，从而去除数据的冗余度；量化器用加权函数来产生对人眼优化的量化DCT系数，同时熵编码器将量化DCT系数的熵最小化。
其中前向DCT的变换公式如下：