引言
工业控制计算机(工控机)作为自动化系统的核心处理单元,其性能、可靠性与实时性直接决定生产流程的效率、精度与安全。随着智能制造、工业物联网等战略的深入推进,工业现场对工控机提出了更高的要求:一方面,需要其处理复杂控制算法、实时采集与分析大量异构数据以及进行高速网络通信;另一方面,必须保证其在严苛工业环境下的高可靠、强实时响应能力,满足确定性控制周期的要求。
然而,传统的单核处理器工控机或运行通用操作系统(如Windows、Linux)的解决方案,在应对上述问题时仍存在显著瓶颈:一方面,单核处理能力有限,难以满足复杂算法和大数据处理的算力需求。另一方面,通用操作系统通常采用分时调度策略,任务调度具有不确定性,实时性不足,难以保证关键控制任务的严格截止时间要求[1-2]。
对称多处理(Symmetric Multi-Processing,SMP)架构通过集成多个同构计算核心,共享系统内存和I/O资源,为突破单核算力限制、提升多任务并行效率提供了有效途径。星载计算机实时操作系统(SpaceOS)在我国航天领域应用广泛,以其内核精简、可确定性调度、低延迟中断响应、高可靠性等核心特性,成为满足工业控制严格实时性需求的理想基础软件平台。复旦微FMQL45处理器是国内首款可替代Xilinx ZYNQ7045的国产化方案,采用ARM+FPGA异构设计,兼顾通用计算与硬件加速,四核ARM可支持SpaceOS等操作系统,处理复杂控制逻辑。
因此,研究并实现SpaceOS在支持SMP架构的复旦微FMQL45硬件平台工控机上的高效移植与应用,具有重要的理论价值和现实意义。
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作者信息:
张潇锐,徐建,谭彦亮,李明洋,韩朝君,张锦坤,李振
(北京控制工程研究所,北京 100090)