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Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, Universität Rostock Vorlesung Echtzeitbetriebssysteme.

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Präsentation zum Thema: "Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, Universität Rostock Vorlesung Echtzeitbetriebssysteme."—  Präsentation transkript:

1 Institut für Angewandte Mikroelektronik und Datentechnik Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, Universität Rostock Vorlesung Echtzeitbetriebssysteme VII. Leistungsbewertung von Echtzeitbetriebssystemen Dr.-Ing. Frank Golatowski

2 Institut MD Universität Rostock Ziele der Vorlesung

3 Institut MD Universität Rostock Gliederung

4 Institut MD Universität Rostock Vergleichende Betrachtungen (a)Reaktionszeiten (b)Systemfunktionen (c)Entwicklungsumgebung (d)Netzwerkintegration

5 Institut MD Universität Rostock Echtzeit-Benchmarks feinkörnige Benchmarks applikationsorientierte Benchmarks simulationsbasierende Benchmarks

6 Institut MD Universität Rostock Benchmarks Rhealstone (Kar,Porter 1987) –Rabindra Kar, K. Porter Rhealstone - a real-time benchmarking proposal Dr. Dobbs Journal, February 1989 –Rabindra Kar, Implementing the rhealstone real-time benchmark Dr. Dobbs Journal, April 1990 –Furht et al. Real-Time Unix Systems Design and Applications, Kluwer 1991 Hartstone (Weidermann 1991) Ballista: COTS Software Robustness Testing 1997 EDN Embedded Microprocesor Benchmarking Consortium (EEMBC)

7 Institut MD Universität Rostock Embedded Microprocessor Benchmark Die im April 1997 gegründete Organisation «EDN Embedded Microprocessor Benchmarking Consortium» EEMBC (www.eembc.org) hat es sich zur Aufgabe gemacht, trotz der vielfältigen Prozessor-Landschaft eine Standard-Benchmark- Suite für Embedded Prozessoren zu entwickeln. Inzwischen sind 28 Hersteller Mitglieder der EEMBC, unter ihnen alle wichtigen und einflußreichen Hersteller von Mikrocontrollern und Prozessoren. EEMBC hat sich auf die Fahnen geschrieben, Benchmarks für Prozessoren und Controller von 8 bit bis 64 bit zu entwickeln, inklusive Digitaler Signalprozessoren. Fünf Arbeitsgruppen widmen sich den folgenden Test-Kategorien:www.eembc.org

8 Institut MD Universität Rostock Embedded Microprocessor Benchmark –Automotive/Industrial: Benchmarks für Steuerung und Regelung wie FFT, Table Lookup oder Matrixoperationen. –Consumer: Bildinterpolation, IrDa-Protokoll, JPEG- Kompression und -Dekompression. –Networking: Route Lookup. –Office Automation: Bezier-Kurven, String-Verarbeitung, Bitmap-Manipulation. –Telecommunications.

9 Institut MD Universität Rostock Embedded Microprocessor Benchmark Die Benchmarks befinden sich derzeit im Versionsstand 0.9. Zum Telekommunikations-Benchmark gibt es noch keine Informationen, während der Automotive-Benchmark mit 16 Testroutinen am weitesten gediehen ist. Die Testprogramme sind in ANSI-C geschrieben, damit die Portabilität auf alle Toolketten für Embedded Prozessoren und DSPs gewährleistet ist. Getestet wird nicht der Prozessorkern alleine, sondern die Gesamtheit aus Prozessor und Entwicklungssoftware. Ein Zeichen dafür, daß die EEMBC Benchmark Suite noch in einem frühen Entwicklungsstadium ist, ist die Tatsache, daß trotz der 28 EEMBC-Mitglieder nur Benchmark-Ergebnisse für zehn Prozessoren existieren. Dabei stellt Infineon mit dem C167CS den einzigen 16-bit-Prozessor. Alle anderen sind 32- oder 64-bit-CPUs. Der Automotive-Benchmark wurde für fünf Prozessoren veröffentlicht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle wiedergegeben.

10 Institut MD Universität Rostock EEMBC: Test-Kategorien: –Automotive/Industrial: Benchmarks für Steuerung und Regelung wie FFT, Table Lookup oder Matrixoperationen. –Consumer: Bildinterpolation, IrDa-Protokoll, JPEG- Kompression und -Dekompression. –Networking: Route Lookup. –Office Automation: Bezier-Kurven, String-Verarbeitung, Bitmap-Manipulation. –Telecommunications.

11 Institut MD Universität Rostock Automotive #1 - Table Lookup & Interpolation #2 - Angle to Time Conversion #3 - Pulse Width Modulation (PWM) #4 - CAN Remote Data Request #5 - Tooth to Spark #6 - Road Speed Calculation #7 - Infinite Impulse Response (IIR) Filter #8 - Bit Manipulation #9 - Basic Integer and Floating Point #10 - Pointer Chasing #11 - Matrix Arithmetic #12 - Cache Buster #13 - Inverse Discrete Cosine Transform (iDCT) #14 - Fast Fourier Transform (FFT) #15 - Inverse Fast Fourier Transform (iFFT) #16 - Finite Impulse Response (FIR) Filter

12 Institut MD Universität Rostock Consumer #1 - Compress JPEG #2 - Decompress JPEG #3 - High Pass Grey-scale Filter #4 - RGB to CMYK Conversion #5 - RGB to YIQ Conversion

13 Institut MD Universität Rostock Networking #1 - Open Shortest Path First/Dijkstra #2 - Patricia #3 - Packet Flow

14 Institut MD Universität Rostock Office Automation #1 - Bezier Curve Calculation #2 - Dithering #3 - Image Rotation #4 - Text Processing

15 Institut MD Universität Rostock Telecommunication #1 - Autocorrelation #2 - Bit Allocation #3 - Inverse Fast Fourier Transform (iFFT) #4 - Fast Fourier Transform (FFT) #5 - Viterbi Decoder #6 - Convolutional Encoder

16 Institut MD Universität Rostock Embedded Microprocessor Benchmark ProzessorAMD K6-2ARM 920TInfineon SAB C167CS Motorola PowerPC 555 NEC V832 Beschreibung450 MHz, 100 MHzfront side bus 160 MHz, 32 bit RISC CPU 25 MHz, 16 bit CPU40 MHz, 32 bit RISC CPU 143 MHz 32 bit RISC CPU CompilerMicrosoft Visual C/C++ARM Develop-ment Kit 2.50 Keil C166 Compiler v3.12 Diab Data 4.3p Rev6Green Hills Multi Version Table Lookup319264,443478,31890, ,1 Angle-to-time715563,573529,49652,536273, Pulse-width Modulation , ,632679,759740, ,2 CAN , ,545871, , ,8 Tooth-to-Spark125552,415151, ,410482,5 Road Speed , ,444247,866343, ,7 IIR96374,49708,72481, ,4 Bit-Manipulation11859,62702,7136,9340,8876,6 Int & FP384615,46153,9862,813294,52179,6 Pointer-Chasing23738,13361,3287,7593,71619,4 Matrix Math1375,4-3,665,77,5 CacheBuster982318, ,478389, iDCT15220,72083,357,7470,6976,1 FFT627,412510,334,546,8 iFFT682,7­9,137,249,9 FIR ,61919,44347,811605,7

17 Institut MD Universität Rostock Rhealstone 1.Task switching time t TS 2.Interrupt latency time t IL 3.Preemption Time t P 4.Semaphore shuffling time t SS 5.Deadlock breaking time t DB 6.Datagram throughput [kBytes/s] Rhealstone- Wert R = f 1 + f 2 + f 3 + f 4 + f 5 + f 6 Gewichteter Rhealstone- Wert R W = c 1 f 1 + c 2 f 2 + c 3 f 3 + c 4 f 4 + c 5 f 5 + c 6 f 6

18 Institut MD Universität Rostock Task Switching Time Taskumschaltzeit t3t2t1 Task number Time Task 3 Task 2 Task1

19 Institut MD Universität Rostock Bestimmung der Taskumschaltzeit t3t2t1 ready PAUSEloops for > 1ms wait for 1msready PAUSEloops for > 1ms wait for 1ms PAUSE Task 2 Task 1

20 Institut MD Universität Rostock Preemption Time t2t1 Task number Time Task 3 (high) Task 2 (medium) Task1 (low)

21 Institut MD Universität Rostock Bestimmung der Preemption Time t3t2t1 ready loops for > 1ms wait for 1ms PAUSE loops for > 1ms ready wait for 1ms PAUSE Task 2 (low priority) Task 1 (high priority)

22 Institut MD Universität Rostock Semaphore shuffling time t2t1 = task relinquishes semaphor = task requests semaphor Task 1 Task 2 Task 1 Task number Time Semaphor Ownership Task 2 Task 1

23 Institut MD Universität Rostock Semaphore shuffling time

24 Institut MD Universität Rostock Interrupt latency time Interrupt latency time = t1 t1 Interrupt handler Task t Note: CPU receives interrupt at time "t" Time

25 Institut MD Universität Rostock Deadlock Task 2 Task 1 Semaphor Ownerchip 2 Semaphor Ownerchip 1 Deadlock = task requests semaphor 2 = task requests semaphor 1 Task number Time Task 2 Task 1

26 Institut MD Universität Rostock Deadlock breaking time Tb Task 2 Task 1 = task relinquishes semaphor Task 3 (high priority) Semaphor Ownerchip = task requests semaphor Task number Time Task 2 (medium priority) Task 1 (low priority)

27 Institut MD Universität Rostock Deadlock breaking time II Deadlock breaking time = t1 + t2 t2t1 = task preemption Task 3 ? (high priority) = task relinquishes semaphor = task requests semaphor Task 1 Time Critical Ressource Owner Task2 (medium priority) Task1 (low priority)

28 Institut MD Universität Rostock Bestimmung der Deadlock breaking time t2t1 priority of task 3 inherent priority Task 1 Priority Task 2 Task 1 ready wait for sem_t ready rsf rest of loops tsf wait for 1ms Task 3 (high) Semaphor Ownership PAUSE wait for 1ms loops for > 1ms Task 2 (medium) Task 1 (low priority) PAUSE loops for > 1/4ms tsf

29 Institut MD Universität Rostock Datagram throughput t (message) Task number Time Task 2 Task1

30 Institut MD Universität Rostock Rhealstone-Benchmark: Meßwerte Interrupt Latency Time Task Switching Time Preemption Time Intertask Message Time Semaphore Shuffling Time Datagram throughput RMOS3-PC1 10,14,04,15,84,46,2 RMOS3 für Windows 31,123,023,432,023,029,0 Lynx 17,627,0105,0337,0113,5n.e. Unix SV Rel. 4 (SORIX) n.e137,0480,0755,6450,0n.e.

31 Institut MD Universität Rostock Rhealstone-Benchmark: Meßwerte


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