用于运行处理器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于运行处理器的方法，通过以下步骤：提供具有第一指令序列(32)的第一程序(10)；提供至少一个具有第二指令序列(24)的第二程序(12)，其中，第一程序(10)包括具有时间关键的指令(20)的时间关键的区段(52)；在处理器流水线(18)中处理来自第一和第二程序(10，12)的指令(20，24，32)；识别第一程序(10)中的时间关键的区段(52)的起始时间点；以及一旦识别了第一程序(10)中的时间关键的区段(52)的起始时间点，将预先确定的中断程序(26)插入到至少一个第二程序(12)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。此外，本专利技术还涉及一种处理器。最后，本专利技术还涉及一种具有处理器的自动化设备。
技术介绍
现代的处理器如今具有不止一个计算内核，并且因为它们能够真正并行地执行多个程序，而被称为多核处理器(MultiCore-Prozessoren MC)。在此过程中，每个程序在一个单独的处理器内核(Core)上运行，并且只要这个程序还在运行，它就不必与其他的程序分享这个处理器内核连同其所有的像浮点运算单元(Floating point unit,FPU)这样的子单 J Li ο 在第一个多核处理器出现之前已经存在雏形，它们虽然能够建立一定的并行性，但是没有立即并行地设置在已经存在的计算内核之外的附加的完整的计算内核。这项技术公知为超线程技术(Hyper-Threading HT)。此时，一个处理器内核由处理不同任务的单元构成。例如对此有在处理器寄存器和存储器之间交换数据的加载-存储-单元(Load-Storage-Unit LSU),或者负责整数计算的算术-逻辑-单元(Arithmetic-Logical-Unit ALU)。 只要存在数据，这些单元甚至已经可以在具有一个处理器内核的处理器中部分地并行地工作。因此，ALU可以利用在特定的寄存器中的值工作，而LSU加载其他的寄存器或者将其传输给存储器。处理器在内部具有所谓的流水线，其中依次运行各个指令，其中，流水线的各个阶段构成了处理器中不同的单元。然而在大部分情况下，这些单元必须相互等待，因此只能部分地填充该流水线，并且没有充分利用理论上可能的计算效率。尽管HT-处理器在内部仅可以多重支配部分附加的处理器，通过它向操作系统扮演两个或者多个处理器，HT-处理器尽可能地消除了这一局限性。 因此,例如可以在具有一个处理器内核(Single-Core-Prozessor单核处理器)的处理器上近乎并行地运行两个程序。在此，每个程序包括一个指令的列表(指令队列Instruct1n-Queue),这些指令必须依次运行。在单核处理器中，顺序是明确的，并且在任意多次的执行之后指令链的运行时间也总是一样的。在这种情况下，这些程序的运行是确定性地。但是在HT-处理器中，处理器在其内部混合来自两个可使用的指令列表的指令，以便尽可能最佳地填充流水线，并且实现理论上可能的总计算效率。 在许多程序中确实很好地实现了这一点，其中基于以下事实，即不是所有的单元都存在多个，所以不能实现双倍的或者η倍的效率。最重要的是像FPU这样的复杂单元在HT处理器中通常只能进行一次。如果两个进行浮点-算法的程序并行运行，那么HT处理器不比普通的单核处理器更快。但是因为这种情况通常很少见，所以HT处理器基本上能够提升计算效率。 但是，此时的缺点是，程序的运行时间不再是能预见的，因为它在很大程度上依赖于第二个程序的指令。因此，在多次运行时产生了多个不同的运行时间。在标准操作系统(通用操作系统General-Purpose-Operating-Systems, GP0S)中，因为此时程序不需要在确定的时间内完成它们的任务，判定性是没有意义的。但是，在其中也使用实时操作系统(实时操作系统，Real-Time-Operating-System, RT0S)的实时-系统的范围内，能预见的运行时间是应用程序的关键组成部分。 上述情况妨碍了在实时-系统中使用HT处理器。在许多配置中，除了实时-应用还运行非实时-应用程序，例如操作界面。相对于真正的多核处理器，HT处理器可以提供一种低成本的替代方案，以便至少非-实时-应用程序获得更高的计算效率，但是由于其对实时-应用的运行时间有很大的时间上的影响，所以不能被使用。 即使是真正的多核计算机也具有一定的局限性，一旦除了使用所有单元以多重形式存在于其中的处理器之外，还使用其他例如存储器或者外围设备的仅在整个系统中存在一次的组件，这些组件就会因此导致单个程序的彼此阻碍。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，指出一种途径，S卩如何可以提升处理器的效率和可靠性。 根据本专利技术，通过一种根据权利要求1的、实现该目的。以相同的方式，该目的通过一种根据权利要求7的处理器并且通过根据权利要求10的自动化设备来实现。本专利技术的有利改进方案在从属权利要求中给出。 根据本专利技术的包括提供包含第一指令序列的第一程序；提供至少一个包含第二指令序列的第二程序，其中，第一程序包含具有时间关键的指令的时间关键的区段；在处理器流水线中处理来自第一和第二程序的指令；识别第一程序中的时间关键的区段的起始时间点；并且一旦识别了第一程序中的时间关键的区段的起始时间点，就将预先确定的中断程序插入到至少一个第二程序中。 指令的概念特别地理解成处理器的机器指令。这些指令可以分配给处理器的相应单元。区段的概念特别的描述了多个彼此相关的指令。作为程序特别地理解为由处理器运行的指令的列表，以便实现确定的功能。此时，指令可以分配给相应的区段。 现在，在处理器上提供了至少两个程序，它们包含相应的指令序列。这些程序也被称为指令队列(Instruct1n-Queues)。处理器包括至少两个逻辑内核，其中，为每个逻辑内核分配一个程序。因此，处理器构造成如同超线程处理器(HT处理器)。现在，处理器上的第一程序可以包括时间关键的区段或者时间关键的指令或指令序列。如此，第一程序可以包含非时间关键的区段和时间关键的区段。 此外，处理器或者在处理器的存储器装置上运行的操作系统设计用于，识别第一程序中的时间关键的进程的起始时间点。一旦得知第一程序中的时间关键的进程的起始时间点，就将预先确定的中断程序插入到至少一个第二程序中。换句话说，通过相应的中断程序中断或停止当前在至少第二程序上的提供的或被处理的区段。这个中断程序可以包含预知的或预先确定的指令的序列。因此，能够准确地预言该中断程序。在中断程序中优选地准确地认识到，执行哪些指令以及在此过程中访问处理器的哪些部分。因此，可以使得其上处理了时间关键的指令或区段的处理器也对系统的非时间关键的部分开放，而不会在这个过程中对时间关键的进程有不利的影响。常用的HT处理器中的区段或指令的混合会导致指令列表的不确定地运行的原因，重要的方面就是不能预见性，其中指令相应的位于其他程序中。根据本专利技术，如此实现该目的，即定义其他的程序的指令或区段，该程序在实例中也允许处理时间关键的进程序列。 优选地，随着第一程序中时间关键的区段的开始，为了插入中断程序将中断信号发送到第二程序。一般来说，因为时间关键的处理器必须对事件作出反应，可以通过中断(Interrupt)开始时间关键的区段或时间关键的序列。这种事件可以或者例如由计时器控制的循环地出现。同样地，这种事件也可以偶尔因为警报而出现。现在，第一程序中的时间关键的区段或时间关键的序列的开始将中断信号或Interrupt传输到处理器的至少第二程序，其中，从操作系统的角度将第二程序视为独立的并且完整的内核。现在，插入第二程序中的也可以被称为中断服务程序(Interrupt-Service-Routine, ISR)的中断程序使第二处理器内核进入所定义的状态。因此，在具有至少两个逻辑内核的处理器中，当第一逻辑内核本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于运行处理器的方法，通过‑提供具有第一指令序列(32)的第一程序(10)，‑提供至少一个具有第二指令序列(24)的第二程序(12)，其中‑所述第一程序(10)包括具有时间关键的指令(20)的时间关键的区段(52)，以及‑在处理器流水线(18)中处理来自所述第一程序和所述第二程序(10，12)的所述指令(20，24，32)，其特征在于‑识别所述第一程序(10)中的所述时间关键的区段(52)的起始时间点，以及‑一旦识别了所述第一程序(10)中的所述时间关键的区段(52)的所述起始时间点，就将预先确定的中断程序(26)插入到所述至少一个第二程序(12)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于运行处理器的方法，通过 -提供具有第一指令序列(32)的第一程序(10)， -提供至少一个具有第二指令序列(24)的第二程序(12)，其中-所述第一程序(10)包括具有时间关键的指令(20)的时间关键的区段(52)，以及-在处理器流水线(18)中处理来自所述第一程序和所述第二程序(10，12)的所述指令(20，24，32)， 其特征在于 -识别所述第一程序(10)中的所述时间关键的区段(52)的起始时间点，以及-一旦识别了所述第一程序(10)中的所述时间关键的区段(52)的所述起始时间点，就将预先确定的中断程序(26)插入到所述至少一个第二程序(12)中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，随着所述第一程序中所述时间关键的区段(52)的开始，为了插入所述中断程序(26)将中断信号发送到所述第二程序(12)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述处理器流水线(18)中以能预见的顺序一起处理所述时间关键的区段(52)和所述中断程序(26)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述中断程序(26)同样随着所述时间关键的区段(52)终止。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述中断程序(26)包括以下步骤: -从存储器中读取 值， -将所述读取的值与预先确定的值进行比较，以及 -如果所述读取的值与所述确定的值不同，则重新启动所述中断程序(26)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：勒内·格拉夫，沃尔夫冈·哈特曼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE