Hardware Co-Processor for the OReK Real-Time Executive

Resumo – Este artigo discute os benefı́cios em utilizar um co-processador, para melhorar o determinismo e desempe-nho de um executivo de tempo-real. O co-processador pro-posto foi modelado numa linguagem de descrição de hardware (VHDL) e implementado num circuito reconfigurável (FPGA- Field Programmable Gate Array). Tem a capacidade de gerir (escalonamento, preempção e execução) várias tarefas tanto periódicas como aperiódicas. A preempção de uma tarefa que executa na Unidade de Processamento Central (CPU) e ́ feita através de uma linha de pedidos de interrupção, que liga o co-processador ao CPU. Fontes externas de interrupção são ligadas ao co-processador para permitir uma activação con-trolada e despacho das respectivas tarefas de serviço. A validação e avaliação do executivo de tempo-real com a uni-dade de co-processamento, mostra um aumento significativo do determinismo e desempenho do sistema, quando compa-rado com o mesmo sistema mas sem a ajuda da unidade de co-processamento, ou seja, executando por completo em soft-ware. Palavras chave – Acelerador de hardware, sistemas de tempo-real, co-processador, FPGA, desempenho determinı́stico Abstract – This paper discusses the benefits of using a hard-ware coprocessor to improve the determinism and perfor-mance of a Real-Time Kernel. The proposed coprocessor was modeled with the VHDL hardware description language and implemented in a FPGA (Field-Programmable Gate Array). It is able to manage (schedule, preempt and dispatch) several tasks, either periodic or aperiodic. The preemption of the task running on the Central Processing Unit (CPU) is performed through an interrupt line that connects the coprocessor to the CPU. External interrupt sources are connected to the copro-cessor to allow a controlled activation and dispatching of the respective service tasks. The validation and benchmarking of the real-time kernel with the co-processing unit, shows a significant increase on the determinism and performance of the system, when compared with the same system but without the help of the co-processing unit, i.e. running fully in software