Ανaπτυξη Εικονικhς Μηχανhς Για Ετερογενh Ενσωματωμeνα Συστhματα

Abstract

Τα ενσωματωμένα συστήματα στη σημερινή τους μορφή παρέχουν μεγάλο εύρος δυνατοτήτων καιυψηλή απόδοση. Ωστόσο τους ζητείται να ικανοποιήσουν αντιτασσόμενους περιορισμούς στησυμπεριφορά τους, ενώ η αγορά απαιτεί σύντομους χρόνους ζωής. Λόγω αυτών τωναναμεμειγμένων και αντιτασσόμενων περιορισμών, το σχεδιαστικό πρότυπο που έχει επικρατήσειείναι ο διαμοιρασμός της λειτουργικότητας του λογισμικού, πάνω σε ετερογενές υλικό. Ωστόσοαυτό το σχεδιαστικό πρότυπο δημιουργεί υψηλή πολυπλοκότητα, τόσο στον αρχικό σχεδιασμό, όσοκαι στη συντήρηση και αναβάθμιση του συστήματος.Η αφαίρεση (abstraction) που παρέχουν οι εικονικές μηχανές μπορεί να απομονώσει τονπρογραμματιστή απο αυτήν την πολυπλοκότητα. Σε αυτήν την εργασία προτείνουμε μιααρχιτεκτονική και παρέχουμε μια παραδειγματική υλοποίηση, την Portable Heterogeneous llvm IrVirtual Machine (PHIVM), σε μια προσπάθεια να μελετηθούν οι επιδράσεις και οι απαιτήσεις τωνεικονικών μηχανών σε ετερογενή ενσωματωμένα συστήματα.Η PHIVM επιτρέπει την φορητότητα εφαρμογών μεταξύ υπολογιστικών πυρήνων της ετερογενούςπλατφόρμας. Επίσης παρέχει τη δυνατότητα μετανάστευσης εφαρμογών κατα την εκτέλεση τουςεντός του συστήματος, ενώ επιτρέπει ελαστικότητα στον σχεδιαστή του συστήματος στην χρήσηήδη υπάρχοντος σεναρίου διεπικοινωνίας. Αυτές οι δυνατότητες δεν απαιτούν αλλαγές στιςφιλοξενούμενες εφαρμογές και είναι διαφανείς στην ανάπτυξη τους. Το πλαίσιο βιβλιοθηκώνPHIVM βασίζεται στον LLVM, με αποτέλεσμα να υποστηρίζει πολλές γλώσσες προγραμματισμούως είσοδο, όπως C/C++, Haskell κτλ. Είναι σχεδιασμένο με σκοπό την απλότητα καιαποδοτικότητα, ώστε να είναι φορητό σε μεγάλο εύρος υπολογιστικών συστημάτων, παραμένονταςτροποποιήσιμο στις ανάγκες των σχεδιαστών.