The ARPA Project - Creating an Open-Source Real-Time System-on-Chip

• Author(s): Arnaldo S. R. Oliveira ; Valery A. Sklyarov ; António B. Ferrari
• Date: 2011
• Origin: Electrónica e Telecomunicações
• Subject(s): Simultaneous multithreading; Timepredictable processors; Operating system coprocessors; Simultaneous multithreading; Timepredictable processors; Operating system coprocessors
• Document Type: Article
• Language: English

Description

This paper describes the ARPA project.The aim of this project is to develop an opensource System-on-Chip model for real-time applications.The main component of the SoC is a MIPS based RISC processor. It is implemented using a pipelined Simultaneous Multithreading (SMT) structure, which allows exploring the Instruction and Task Level Parallelism, decrease tlie contextswitching time and avoid speculative execution.Another fundamental component of the SoC is the Operating System Coprocessor, which implements in hardware some of the operating system functions, such as task scheduling, switching, syrichronization, communication and timing. The proposed approach allows building high performanceand time predictable processors optimized for embeddedreal-time systems that consume less energy thari currently available superscalar processors. Este artigo descreve o projecto ARPA.O objectivo deste projecto é a concepção de um modelo aberto de um sistema integrado para aplicações de tempo real. O componente principal do sistema é um processador RISC baseado na arquitectura MIPS e implementado usando uma estrutura pipelined com suporte para multitarefasimultânea. Esta implementação permite combinar a exploração do paralelismo entre instruções de uma e de várias tarefas, diminuir o tempo de comutação de tarefas e evitar a utilização de técnicas complexas de execução especulativa. Outro componente fundamental do sistema é o coprocessador de sistema operativo, que implementa em hardware algumas das funções de sistema, tais como temporizaçáo, escalonamento, comutação, sincronização ecomunicação entre tarefas. A abordagem propostapermite construir processadores de elevado desempenho,previsíveis e optimizados para sistemas de tempo real e que consomem menos energia que os processadores superescalares actuais.