将汽车发动机控制置于多核道路上

多核采用是许多高性能和低功耗计算应用程序满足不断增长的市场和用户需求的关键。但是，如果没有适当考虑相关的迁移挑战，可能会破坏性能和功率增益，并严重危及安全关键系统的实施。亚利桑那州立大学计算与信息学院教授 Yann-Hang Lee 参与了研究，以开发使多核集成更顺畅的工具，特别是针对旨在迁移到多核架构的日益高性能的汽车系统。

“多核开发最具挑战性的部分是您必须划分原始任务，并且必须在多核架构上运行的子任务之间提供适当的协调，”Lee 说。“到目前为止，大多数软件开发基本上都假设你有一个处理器在运行，所以你的软件设计工具、软件开发工具、你的心态，所有这些都必须改变才能采用多核。”

Lee 通过 ASU 嵌入式系统中心 （CES） 进行的部分研究涉及创建一种工具，以优化汽车发动机控制系统的多核实现中的并行化。Lee 说，汽车公司正在考虑采用多核，以利用下一代处理器并获得更高的性能以更好地控制发动机。通过多核架构获得的更高性能会影响发动机性能、乘坐舒适性，甚至可能会节省燃油，但发动机控制系统的关键时序必须准确地转移到多核架构。

“发动机控制是时间紧迫的，”李说。“换句话说，到某个时间你需要提供输出，这是一个设计约束。当我们拆分作业以在多核架构上运行它时，我们还必须确保在截止日期内计算输出。”

此外，汽车顺序遗留代码不能自动并行化，因此必须研究将发动机控制系统从单核处理器迁移到多核处理器的策略。

本项目采用基于模型的开发方式；计算从高级模型开始，Lee、Georgios Fainekos 助理教授和他们的研究团队研究如何将计算分解为并行单元，并检查如何将任务分配给内核以及通信时间以了解行为。他们正在开发一个程序来自动生成适当的行为。

“我们试图了解程序行为并根据模型生成程序，”Lee 说。“然后我们进行核心生成和后续验证，以确保在截止日期之前完成执行。”

迄今为止，Lee 的团队已经开发了一个用于多核程序执行的平台，他们可以使用 Simulink 模型自动生成运行该平台的内核（图 1）。

图 1：发动机控制系统中的控制逻辑和控制规律模型。

“这个平台有一个实时操作系统（RTOS）来支持多核之间的通信和同步，我们可以研究 Simulink 模型来生成适当的同步和通信机制来支持核间通信以及每个核心内的通信，”李说。“我们有一个可运行的原型来促进程序执行、基于模型的核心生成以及在多核架构中的执行。”

目标是让 CES 成员公司深入了解嵌入式控制算法并行化的有效设计方法和编程方法。Lee 的团队正在继续分析和优化模型，并构建模型以验证可调度性，或确保在最坏的情况下任务将在截止日期之前完成。

审核编辑：郭婷