CN102135904A - 一种面向多核目标系统的映射方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种面向多核目标系统的映射方法，所述方法包括：为每个函数或全局变量声明添加至少一个标签；设置配置文件，所述方法还包括：根据配置文件中的信息，将已添加标签的源文件拆分为至少一个代码文件，每个代码文件对应一个核或一个核组；对所述各代码文件进行编译生成目标文件，将所述目标文件映射到多核目标系统的内存地址，生成可执行的镜像文件。应用本发明实施例，可以高效、低成本的对多核目标系统中每个核分别指定代码和数据的映射地址，以充分发挥多核处理器的高性能。

Description

一种面向多核目标系统的映射方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机软件技术领域，特别涉及一种面向多核目标系统的映射方法及装置。

背景技术

近年来，业界普遍认识到单核处理器性能已经触及瓶颈，单纯靠增加主频、缩小寄存器来提升性能已经不再可行。在处理器中增加核的数量已经逐渐形成趋势。尽管近期业界的研发成果显示摩尔定律仍将持续数年，但一味的提升单核处理器性能带来的能源消耗不管是从经济还是环境保护角度来考虑，都已经变得不可接受。更多的研究人员和工程师都认为，在可预见的将来增加核数以提升处理器性能将是更为可行的办法。

一个多核目标系统通常包含数个相同或不同类型的核，例如1个或多个通用处理器核(CPU)加一定数量的专用处理器核(ASP)，这些核封装在一块硅晶片上组成一个片上系统(SOC)。这样的一个多核系统可以支持函数的快速并发执行。

为满足快速增长的用户需求，如嵌入式、高性能等，主流的处理器供应商都提供多种不同的多核片上系统，包括通用CPU及各种专用ASP，如DSP(Digital Signal Processors)、GPU(Graphics Processing Units)、NP(Network Processors)，整个产业也在多核硬件和软件研发方面投入越来越多的资金。

图1展示了一个采用分级存储的多核系统架构设计图，其中包含两个CPU核和4个ASP核。所有核共享L2内存，每个ASP核有一块本地私有的L1数据RAM(L1DRAM)和一块本地私有指令RAM(L1IRAM)，同时系统内还有一块核间共享的L3内存以及片外的大容量全局共享DDR RAM(double data rate random access memory)。其中，各个核的本地内存地址相互重叠，而对共享的DDR内存则使用统一的地址空间。在这样的多核环境下开发要求软件研发人员具备极高的核间并行处理能力。

多核软件开发时一个典型任务就是为全局/局部数据以及函数申请内存空间。在多核系统中，灵活多变的核间通信机制以及不同类型存储介质使得内存申请变得相当复杂，同时代码和数据的内存映射策略也对存储器存取效率及编码效率有很大影响。

为此，如何高效、低成本的对每个核分别指定代码和数据的映射地址是个有待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种面向多核目标系统的映射方法，以高效、低成本的对多核目标系统中每个核分别指定代码和数据的映射地址。

本发明实施例提供了一种面向多核目标系统的映射方法，

为每个函数或全局变量声明添加至少一个标签；每个标签包括标记Flag、核组标识和内存区域标识；

设置配置文件，所述配置文件中包括以树状结构存储的核组信息，工程图像划分信息，内存区域属性，所述内存区域属性包括：内存区域标识所对应的内存区域的起始地址、长度、共享模式、数据类型、内存类型、是否覆盖、是否可以全局访问以及各内存区域与核组的对应关系；所述方法还包括：

根据配置文件中的信息，将已添加标签的源文件拆分为至少一个代码文件，每个代码文件对应一个核或一个核组；

对所述各代码文件进行编译生成目标文件，将所述目标文件映射到多核目标系统的内存地址，生成可执行的镜像文件。

本发明实施例还提供了一种面向多核目标系统的映射系统，为每个函数或全局变量声明添加至少一个标签；每个标签包括标记Flag、核组标识和内存区域标识；设置配置文件，所述配置文件中包括以树状结构存储的核组信息，工程图像划分信息，内存区域属性，所述内存区域属性包括：内存区域标识所对应的内存区域的起始地址、长度、共享模式、数据类型、内存类型、是否覆盖，是否可以全局访问以及各内存区域与核组的对应关系；

所述系统包括：

拆分器，用于根据配置文件中的信息，将已添加标签的源文件拆分为至少一个代码文件，每个代码文件对应一个核或一个核组；

编译器，用于对所述各代码文件进行编译生成目标文件，

链接器，用于将所述目标文件映射到多核目标系统的内存地址，生成可执行的镜像文件。

应用本发明实施例提供的面向多核目标系统的映射方法和系统，由于根据配置文件中的信息，可最终自动的生成可执行的镜像文件，使得多核目标系统中的每个核可以自动的得到指定代码和数据的映射地址，实现了高效、低成本的对多核目标系统中每个核分别指定代码和数据的映射地址，充分发挥了多核处理器的高性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1展示了一个采用分级存储的多核系统架构设计图；

图2是根据本发明实施例提供的标签结构示意图；

图3是根据本发明实施例核组组成结构示意图；

图4是根据本发明实施例的多级存储和逻辑内存段分布示意图；

图5是为根据本发明实施例的为某一变量和函数添加标签后的示例；

图6是根据本发明实施例的面向多核目标系统的映射方法流程图；

图7是根据本发明实施例的面向多核目标系统的映射系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，每个函数或全局变量声明都可以添加至少一个标签，每个标签包括三部分：标记(Flag)、核组标识和内存区域标识；每个标签的具体结构如图2所示，参见图2，其是根据本发明实施例提供的标签结构示意图。其中，

标记(Flag)，用于表示函数和数据在核组间共享还是私有的flag，每个核组内的核共用同一个可执行镜像文件，因此Flag的属性必须为私有(private)或共享(shared)。Private修饰的对象可以位于私有内存或共享内存中，但只能被特定的核或核组访问。当其位于共享内存中时，每个需要访问该对象的核或核组都会在共享内存中有一个该对象的拷贝。Shared修饰的对象只能位于共享内存中。

核组标识，用于指定可以访问被标识函数或数据的核。一个核组用来表示某几个核的集合。代码或数据对象标识里包含的核组标识表示该对象只能被核组中包括的核所访问，其声明格式是__core__(core_group_identifier)。core_group_identifier表示某个核组，该核组定义在一个单独的配置文件中。

多核目标系统中的核可以根据业务需要分成多个核组，核组之间的关系体现为一个树状结构，如图3所示，多核目标系统包含6个核，该6个核的核名分别为CPU0，CPU1，ASP0-ASP3，核组T1包括核ASP0和ASP1，核组ASPS包括核组T1和核组T2。一种极限情况是每个核组仅包含一个核，比如CPU0和CPU1可以认为是两个独立的核组；另外一种情况是某核组包含所有核，比如图3中的核组ALL。一个核组并非只能包含同一种类型的核。核组定义是否合法与多核目标系统的架构有关，同时必须保证所有核组之间根据包含关系构成树状结构。

内存区域标识，用于指定了被标识的对象在物理内存中的存储区域，以使得相应核组标识中的核可以访问此内存区域。其内存区域标识并不指定存储区域中的实际物理内存地址，实际物理内存地址是在链接过程中由链接器和链接脚本计算出来的。内存区域标识的标识格式是__mem__(mem_region_identifier)，mem_region_identifier表示某块物理内存空间，这块内存空间可以是目标系统上任何一级存储器上的任意地址范围。

内存区域的属性可以通过配置指定，也即，配置文件中包括：内存区域起始地址、长度、共享模式(如共享还是私有)、数据类型(如数据RAM还是指令RAM)、内存类型(如ROM还是RAM)、是否覆盖(overlay)、是否可以全局访问以及各内存区域与核组的对应关系。

逻辑内存段指的是未真正映射到物理内存的一块逻辑内存区域。图4显示了一个包含各种存储器、逻辑内存段以及镜像中各段的内存加载示例。这里，DDR内存被划分为DDR-1段与DDR-2段，CPU0的代码和数据段映射到DDR-1段，ASP0上的私有数据映射到L1指令RAM，等等以此类推。逻辑内存段还可以进一步划分为更小的逻辑段，这里图4并没有演示。各逻辑内存段里包含为函数、数据对象分配的内存空间，根据函数和数据对象的标识不同，逻辑内存段中可能仅有一份函数和数据对象，也可能会有多份。

可见，在一个标签中，最为关键的几个词是：private、shared、__core__和__mem__。当然，这几个词可以替换为其他词而不影响其本身的含义和功能。

图5所示为根据本发明实施例的为某一变量和函数添加标签后的示例。本实施例中，假设变量为var_x函数为foo()，且为变量var_x添加了两个标签，为函数foo()添加了另外两个标签。

添加标签后，变量var_x具有了如下含义：私有属性、CPUS核组下、DDR内存；共享属性、ASPS核组下、L2内存。

添加标签后，函数foo()具有了如下含义：共享属性、CPUS核组下、DDR内存；共享属性、ASPS核组下、L3内存。

这样，每个CPU核都会在DDR中有一份var_x的拷贝，而所有ASP核会共享一份位于L2内存中的变量var_x；所有CPU核都共享使用存储在DDR中的一段二进制代码函数foo()，所有ASP核都共享使用存储在L3中的一段二进制代码函数foo()。

这里，对配置文件再做一简单说明，通常，配置文件包括：以树状结构存储的核组信息，工程图像划分信息，内存区域属性，其中，

以树状结构存储的核组信息中还包括声明各个核属性的方法，例如声明核的类型及其所述核组等；

所述内存区域属性包括：内存区域标识所对应的内存区域的起始地址、长度、共享模式(如共享还是私有)、数据类型(如数据RAM还是指令RAM)、内存类型(如ROM还是RAM)、是否overlay、是否可以全局访问以及各内存区域与核组的对应关系。

参见图6，其是根据本发明实施例的面向多核目标系统的映射流程图，本实施例中，预先为每个函数或全局变量声明添加至少一个标签，每个标签包含标记(Flag)、核组标识和内存区域标识；设置配置文件，该配置文件包括：以树状结构存储的核组信息，工程图像划分信息，内存区域属性，所述内存区域属性包括：内存区域标识所对应的内存区域的起始地址、长度、共享模式、数据类型、内存类型、是否overlay、是否可以全局访问以及各内存区域与核组的对应关系；所述方法还包括：

步骤601，根据配置文件中的信息，将已添加标签的源文件拆分为至少一个代码文件，每个代码文件对应一个核或一个核组；

这样，可以使得源文件中声明的代码和数据具备核间共享或私有属性；

步骤602，对所述各代码文件进行编译生成目标文件；

步骤603，将所述目标文件映射到多核目标系统的内存地址，生成可执行的镜像文件。

需要说明的是，上述代码文件可以是标准C代码文件，也可以是C++代码文件，还可以是标准C和C++的混合编码文件。

需要说明的是，上述映射到多核目标系统的内存地址是静态的最终的实际物理地址；或某加载地址，该加载地址用于支持私有数据在运行是根据所加载到的核进行地址重定位。

需要说明的是，上述生成可执行的镜像文件的步骤可以包括：

将编译出的各个目标文件对应每个核组分别生成一个可执行的镜像文件；

对多个镜像文件进行增量链接，生成单一的可执行镜像文件。

需要说明的是，上述配置文件中还可以包括：各个核入口函数；

上述步骤603之后还可以包括：各个核初始化操作完成后，启动各个核各自所对应的入口函数。

可见，图6给出了将添加标签的源文件编译成可执行文件的过程。其输入是添加标签的源代码，以及配置文件；输出是一个可以直接运行在多核目标系统的单一镜像文件。该镜像文件里的代码和数据可以是静态的映射到最终的实际物理地址，也可以暂时映射到某加载地址以支持私有数据在运行时根据所加载到的核进行地址重定位。

需要说明的是，执行编译的器件，如编译器，可以是位于多核目标系统本身的，也可以是由第三方提供的支持可执行文件格式(ELF，Executable and Linkable Format)的编译器。

需要说明的是，有些情况下一段代码及相应数据有可能在多核目标系统上多个核中被共享执行，所以编译出的目标文件有一部分可能在链接过程中会被多次使用。同样，配置文件会为整个链接过程的多个阶段提供不同的链接脚本。整个链接过程中包含的阶段数由配置文件中指定的核组个数决定，各核组中的核使用同一个镜像。例如，对于图1中的多核目标系统，配置文件中可以定义为生成三个镜像文件，两个CPU核各使用一个镜像文件，所有ASP核共用一个镜像文件。之后，通过增量链接的方式，最终生成的单一镜像文件。该单一镜像文件包含了自启动代码，其中各个核的入口函数在配置文件中指定。

需要说明书的是，上述已添加标签的源文件所采用的源代码为C语言，C++语言，或C语言与C++语言汇编的混合编码。上述配置文件可以为文本格式或XML格式。上述多核目标系统为同构多核芯片，或异构多核芯片。

应用本发明实施例提供的面向多核目标系统的映射方法，可以高效、低成本的对多核目标系统中每个核分别指定代码和数据的映射地址，以充分发挥多核处理器的高性能。

本发明实施例还提供了一种面向多核目标系统的映射系统，预先为每个函数或全局变量声明添加至少一个标签；每个标签包括标记Flag、核组标识和内存区域标识；设置配置文件，所述配置文件中包括以树状结构存储的核组信息，工程图像划分信息，内存段属性，所述内存段属性包括：内存区域标识所对应的内存区域的起始地址、长度、共享模式、数据类型、内存类型、是否覆盖(overlay)，以及各内存区域与核组的对应关系；

参见图7，该系统可以包括：

拆分器701，用于根据配置文件中的信息，将已添加标签的源文件拆分为至少一个代码文件，每个代码文件对应一个核或一个核组；

编译器702，用于对所述各代码文件进行编译生成目标文件，

链接器703，用于将所述目标文件映射到多核目标系统的内存地址，生成可执行的镜像文件。

需要说明的是，上述代码文件可以是标准C代码文件，也可以是C++代码文件，还可以是标准C和C++的混合编码文件。

上述链接器703可以具体包括：

内存地址映射单元，用于将所述目标文件映射到多核目标系统的内存地址；

镜像文件生成单元，用于将编译出的各个目标文件对应每个核组分别生成一个可执行的镜像文件；

链接单元，用于对多个镜像文件进行增量链接，生成单一的可执行镜像文件。

上述配置文件中还可以包括：各个核入口函数；上述系统还可以包括：启动单元(图未示)，用于各个核初始化操作完成后，启动各个核各自所对应的入口函数。

上述已添加标签的源文件所采用的源代码可以是C语言，还可以为C++语言，或C语言与C++语言汇编的混合编码；配置文件可以为文本格式或XML格式；多核目标系统可以为同构多核芯片，或异构多核芯片。

应用本发明实施例提供的面向多核目标系统的映射系统，可以高效、低成本的对多核目标系统中每个核分别指定代码和数据的映射地址，以充分发挥多核处理器的高性能。

对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种面向多核目标系统的映射方法，其特征在于，

为每个函数或全局变量声明添加至少一个标签；每个标签包括标记Flag、核组标识和内存区域标识；

设置配置文件，所述配置文件中包括以树状结构存储的核组信息，工程图像划分信息，内存区域属性，所述内存区域属性包括：内存区域标识所对应的内存区域的起始地址、长度、共享模式、数据类型、内存类型、是否覆盖、是否可以全局访问以及各内存区域与核组的对应关系；所述方法还包括：

根据配置文件中的信息，将已添加标签的源文件拆分为至少一个代码文件，每个代码文件对应一个核或一个核组；

对所述各代码文件进行编译生成目标文件，将所述目标文件映射到多核目标系统的内存地址，生成可执行的镜像文件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射到多核目标系统的内存地址是静态的最终实际物理地址；或某加载地址，该加载地址用于支持私有数据在运行是根据所加载到的核进行地址重定位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成可执行的镜像文件的步骤包括：

将编译出的各个目标文件对应每个核组分别生成一个可执行的镜像文件；

对多个镜像文件进行增量链接，生成单一的可执行镜像文件。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述配置文件中还包括：各个核入口函数；

所述方法还包括：各个核初始化操作完成后，启动各个核各自所对应的入口函数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述已添加标签的源文件所采用的源代码为C语言，C++语言，或C语言与C++语言汇编的混合编码。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置文件为文本格式或XML格式。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多核目标系统为同构多核芯片，或异构多核芯片。

8.一种面向多核目标系统的映射系统，其特征在于，为每个函数或全局变量声明添加至少一个标签；每个标签包括标记Flag、核组标识和内存区域标识；设置配置文件，所述配置文件中包括以树状结构存储的核组信息，工程图像划分信息，内存区域属性，所述内存区域属性包括：内存区域标识所对应的内存区域的起始地址、长度、共享模式、数据类型、内存类型、是否覆盖，是否可以全局访问以及各内存区域与核组的对应关系；

所述系统包括：

拆分器，用于根据配置文件中的信息，将已添加标签的源文件拆分为至少一个代码文件，每个代码文件对应一个核或一个核组；

编译器，用于对所述各代码文件进行编译生成目标文件，

链接器，用于将所述目标文件映射到多核目标系统的内存地址，生成可执行的镜像文件。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述链接器包括：

内存地址映射单元，用于将所述目标文件映射到多核目标系统的内存地址；

镜像文件生成单元，用于将编译出的各个目标文件对应每个核组分别生成一个可执行的镜像文件；

链接单元，用于对多个镜像文件进行增量链接，生成单一的可执行镜像文件。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述配置文件中还包括：各个核入口函数；

所述系统还包括：启动单元，用于各个核初始化操作完成后，启动各个核各自所对应的入口函数。

11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述已添加标签的源文件所采用的源代码为C语言，C++语言，或C语言与C++语言汇编的混合编码；

所述配置文件为文本格式或XML格式；

所述多核目标系统为同构多核芯片，或异构多核芯片。

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