[发明专利]一种嵌入式多处理单元并行处理系统及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种嵌入式多处理单元并行处理系统及其运行方法。

背景技术

自动控制系统一般用于处理一定范围内的自动化任务。当自动控制系统的处理任务超出该系统的容量和处理能力时，就需要对该系统进行更新，即对系统的容量、处理能力和性能进行升级，以达到能够满足系统需求的程度。传统的自动控制系统的更新方式是采用容量更大、处理能力更强的更高等级的系统来替换原有的系统，从而满足系统更新的要求。而这种替换式的更新会带来成本高、操作繁琐的问题。

图1为多处理器并行控制系统(Multi-Processor Parallel Controlling System，MPPCS)的结构示意图，MPPCS可将多个程序指令和数据在多个处理器上同时执行以获得更快的运算结果。图1所示的多处理器并行控制系统包括处理单元(简称PU，Process Unit或称为单元控制器)1到处理单元N的N个处理单元，一个编译器(例如HMI或PG/Compiler)，以及连接N个处理单元及编译器的互联网络。N个处理单元用于对自动控制系统要执行的程序进行并行执行，也就是说每个处理单元执行自动控制系统要执行的程序的一部分。编译器通过互连网络与N个处理单元相连，用于将串行的、用工程语言描述的自动控制程序转换为并行的且同时在多个处理单元上执行的代码，从而保证处理单元能够执行并行任务。N个处理单元通过互连网络进行连接，从而使得一个处理单元上的信息通过互连网络能够传递到另外一个处理单元。与传统的替换式的升级方式相比，由于多处理器并行控制系统只需在原有的系统基础上增加新的模块或者设备，一方面能够更快、更容易地进行升级，另一方面也减少了开支，降低了系统升级所需的成本。

但是，由于不同的嵌入式硬件平台(如ARM、MIPS)具有的指令集并不相同，难以针对不同的嵌入式硬件平台设置统一的软件运行平台，虽然Java虚拟机可以为不同的硬件平台提供统一的软件运行平台，但是由于Java虚拟机过于庞大且执行效率较低，并不适用于嵌入式硬件平台，因此，目前并不存在应用于嵌入式硬件平台的MPPCS。

发明内容

为改进现有技术中存在的问题，本发明提出一种嵌入式多处理单元并行处理系统，用以在嵌入式硬件平台上实现多处理单元的并行处理。

本发明提出的嵌入式多处理单元并行处理系统，包括：

编译单元，用于根据自动控制程序生成多个自动控制子程序，并将每个所述自动控制子程序编译为中间代码；

运行支持单元，用于从所述编译单元获取各个所述自动控制子程序的所述中间代码，并将每个所述自动控制子程序的所述中间代码转换为运行于嵌入式操作系统中的任务，以及用于识别每个处理单元的身份，将每个所述任务发送至相应的处理单元；

至少两个处理单元，用于接收所述运行支持单元发送的根据所述自动控制子程序的所述中间代码转换得到的所述任务并运行，以及在运行所述自动控制子程序对应的所述任务时，各所述处理单元之间可进行数据通信。

根据本发明实施例提供的上述系统，通过编译单元根据自动控制程序生成多个自动控制子程序，再将每个自动控制子程序转换为中间代码后，由运行支持单元将中间代码转换为运行于嵌入式操作系统中的任务，并发送至相应的处理单元，各个处理单元之间在运行各自的任务时进行数据交互，从而能够在嵌入式硬件平台上实现多处理单元并行处理系统，提高了处理效率，在需要增加新的功能时，仅需增加相应的处理单元即可实现。

其中，所述运行支持单元进一步用于控制所述至少两个处理单元同步执行各自动控制子程序的中间代码转换得到的各任务。

其中，所述编译单元处理的自动控制程序至少为结构化文本语言程序、梯形图语言程序、功能块图表语言程序中的任意一种。

其中，所述运行支持单元用于至少两个处理单元在运行自动控制子程序对应的任务时，基于运行支持单元采用的通信协议进行数据通信；

所述运行支持单元采用的通信协议至少包括网络协议或数据传输协议中的任意一种。

其中，所述编译单元包括并行化子单元和编译子单元，其中，

并行化子单元，用于对自动控制程序进行分片，并在语义分析的基础上生成符号表、语法树及控制流图，并确定各自动控制程序分片之间的依赖关系后，生成多个自动控制子程序；

编译子单元，用于将各自动控制子程序编译为中间代码。

其中，所述编译单元进一步包括预处理子单元，用于将自动控制程序输出至awl格式的文件中。

本发明提出的嵌入式多处理单元并行控制系统的运行方法，包括：