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摘要：在国家科技重大专项（“高档数控机床与基础制造装备”-开放式数控系统支撑技术革新平台建设）的支持下，中国科学院沈阳计算所高档数控国家工程中心已成功研制出基于MIPS架构“龙芯-2F”处理器的高档数控系统。首次将“龙芯”处理器运用到工控领域，是国内该领域的前沿探讨。“龙芯”在工业运用方面的探讨相对较少，尤其是运用到系统庞杂实时性和稳定性要求较高的高档数控系统中，由此亟需一套能够对基于MIPS架构的数控系统实的实时性和稳定性进行验证并量化评估的策略。不仅为数控系统提供可靠、稳定、安全的运转环境，指导原型机数控系统的进一步优化，并且为“龙芯”处理器在实时运用的探讨与开发提供有作用的参考。本论文在基于MIPS架构的高档数控系统原型机的平台上，对数控系统的实时性和稳定性的评估和优化策略进行探讨。首先，结合嵌入式实时系统常用的实时性能评估基准和数控系统软件结构的特点，以周期抖动（Periodic Jitter）和事件延迟（Event Latency）作为基本考察对象，在提出数控系统评估模型的基础上选取了影响数控系统实时性和稳定性影响的关键操作和历程作为评估的指标，本论文还介绍了关键指标时间特点的采集策略，以及对实验数据的数理统计学和数据归一化的浅析策略，提出一套能够对MIPS架构的数控系统的实时性和稳定进行量化评估的策略CNC-KDE（CNC Key Department Evaluation）策略。其次，利用CNC-KDE策略对原型机数控系统的实际工作负载（real world-bask workload）进行评估。最后，在实验数据和评估的基础上，以数控系统软件结构和硬件平台系统结构两个方面对原型机数控系统有着的不足和缺陷进行探讨并提出了对应的改善和优化的案例。关键词：MIPS架构论文龙芯处理器论文开放式数控系统论文性能评估论文优化策略论文
摘要5-6
ABSTRACT6-9
引言9-11
第一章 绪论11-17
1.1 数控系统与“龙芯”处理器11-12
1.2 实时系统进展近况与走势12-15
1.3 探讨工作的项目背景和目标15
1.4 本论文的组织结构15-17
第二章 原型机数控系统平台浅析17-24
2.1 原型机数控系统底层硬件平台17
2.2 原型机数控系统宿主平台17-20
2.2.1 RTAI的架构浅析18-19
2.2.2 RTAI调度模型19-20
2.2.3 RTAI中断处理20
2.3 原型机数控系统软件结构20-22
2.4 本章小结22-24
第三章 数控系统实时性能评估策略探讨24-39
3.1 RTOS实时性能评估策略24-25
3.2 评估模型浅析25-29
3.2.1 数控系统数据流模型25-27
3.2.2 任务时间模型27-29
3.3 原型机数控系统实时性能评估策略29-38
3.3.1 实时性能评估关键指标30-32
3.3.2 关键指标采集策略32-35
3.3.3 指标数据浅析策略35-38
3.4 本章小结38-39
第四章 数控系统实时性能评估浅析39-54
4.1 原型机数控系统评估数据采集39-40
4.2 实验数据浅析40-50
4.2.1 事件延迟40-46
4.2.2 周期抖动46-50
4.3 实验总结50-53
4.4 本章小结53-54
第五章 数控系统优化策略探讨54-63
5.1 数控系统软件优化54-58
5.1.1 数控软件调整54-58
5.2 系统结构的优化58-62
5.2.1 编程优化概述59-62
5.3 本章小结62-63
结束语63-64