Vorlesung Echtzeitbetriebssysteme VII. Leistungsbewertung von Echtzeitbetriebssystemen

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VorlesungEchtzeitbetriebssysteme VII.
Leistungsbewertung von Echtzeitbetriebssystemen
Dr.-Ing. Frank Golatowski
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Ziele der Vorlesung
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Gliederung
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Vergleichende Betrachtungen

• Reaktionszeiten
• Systemfunktionen
• Entwicklungsumgebung
• Netzwerkintegration

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Echtzeit-Benchmarks

• feinkörnige Benchmarks
• applikationsorientierte Benchmarks
• simulationsbasierende Benchmarks

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Benchmarks

• Rhealstone (Kar,Porter 1987)
• Rabindra Kar, K. Porter Rhealstone - a real-time
  benchmarking proposalDr. Dobbs Journal,
  February 1989
• Rabindra Kar, Implementing the rhealstone
  real-time benchmarkDr. Dobbs Journal, April
  1990
• Furht et al. Real-Time Unix Systems Design and
  Applications, Kluwer 1991
• Hartstone (Weidermann 1991)
• Ballista COTS Software Robustness Testing
• 1997 EDN Embedded Microprocesor Benchmarking
  Consortium (EEMBC)www.eembc.com

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Embedded Microprocessor Benchmark

• Die im April 1997 gegründete Organisation EDN
  Embedded Microprocessor Benchmarking Consortium
  EEMBC (www.eembc.org) hat es sich zur Aufgabe
  gemacht, trotz der vielfältigen
  Prozessor-Landschaft eine Standard-Benchmark-Suite
  für Embedded Prozessoren zu entwickeln.
  Inzwischen sind 28 Hersteller Mitglieder der
  EEMBC, unter ihnen alle wichtigen und
  einflußreichen Hersteller von Mikrocontrollern
  und Prozessoren. EEMBC hat sich auf die Fahnen
  geschrieben, Benchmarks für Prozessoren und
  Controller von 8 bit bis 64 bit zu entwickeln,
  inklusive Digitaler Signalprozessoren. Fünf
  Arbeitsgruppen widmen sich den folgenden
  Test-Kategorien

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Embedded Microprocessor Benchmark

• Automotive/Industrial Benchmarks für Steuerung
  und Regelung wie FFT, Table Lookup oder
  Matrixoperationen.
• Consumer Bildinterpolation, IrDa-Protokoll,
  JPEG-Kompression und -Dekompression.
• Networking Route Lookup.
• Office Automation Bezier-Kurven,
  String-Verarbeitung, Bitmap-Manipulation.
• Telecommunications.

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Embedded Microprocessor Benchmark

• Die Benchmarks befinden sich derzeit im
  Versionsstand 0.9. Zum Telekommunikations-Benchmar
  k gibt es noch keine Informationen, während der
  Automotive-Benchmark mit 16 Testroutinen am
  weitesten gediehen ist. Die Testprogramme sind in
  ANSI-C geschrieben, damit die Portabilität auf
  alle Toolketten für Embedded Prozessoren und DSPs
  gewährleistet ist. Getestet wird nicht der
  Prozessorkern alleine, sondern die Gesamtheit aus
  Prozessor und Entwicklungssoftware.
• Ein Zeichen dafür, daß die EEMBC Benchmark Suite
  noch in einem frühen Entwicklungsstadium ist, ist
  die Tatsache, daß trotz der 28 EEMBC-Mitglieder
  nur Benchmark-Ergebnisse für zehn Prozessoren
  existieren. Dabei stellt Infineon mit dem C167CS
  den einzigen 16-bit-Prozessor. Alle anderen sind
  32- oder 64-bit-CPUs. Der Automotive-Benchmark
  wurde für fünf Prozessoren veröffentlicht. Die
  Ergebnisse sind in der Tabelle wiedergegeben.

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EEMBC Test-Kategorien

• Automotive/Industrial Benchmarks für Steuerung
  und Regelung wie FFT, Table Lookup oder
  Matrixoperationen.
• Consumer Bildinterpolation, IrDa-Protokoll,
  JPEG-Kompression und -Dekompression.
• Networking Route Lookup.
• Office Automation Bezier-Kurven,
  String-Verarbeitung, Bitmap-Manipulation.
• Telecommunications.

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Automotive

• 1 - Table Lookup Interpolation2 - Angle to
  Time Conversion3 - Pulse Width Modulation (PWM)
  4 - CAN Remote Data Request 5 - Tooth to
  Spark 6 - Road Speed Calculation 7 - Infinite
  Impulse Response (IIR) Filter 8 - Bit
  Manipulation 9 - Basic Integer and Floating
  Point 10 - Pointer Chasing 11 - Matrix
  Arithmetic 12 - Cache Buster 13 - Inverse
  Discrete Cosine Transform (iDCT) 14 - Fast
  Fourier Transform (FFT) 15 - Inverse Fast
  Fourier Transform (iFFT) 16 - Finite Impulse
  Response (FIR) Filter

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Consumer

• 1 - Compress JPEG2 - Decompress JPEG3 -
  High Pass Grey-scale Filter4 - RGB to CMYK
  Conversion5 - RGB to YIQ Conversion

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Networking

• 1 - Open Shortest Path First/Dijkstra2 -
  Patricia3 - Packet Flow

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Office Automation

• 1 - Bezier Curve Calculation2 - Dithering3
  - Image Rotation4 - Text Processing

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Telecommunication

• 1 - Autocorrelation2 - Bit Allocation3 -
  Inverse Fast Fourier Transform (iFFT)4 - Fast
  Fourier Transform (FFT)5 - Viterbi Decoder6 -
  Convolutional Encoder

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Embedded Microprocessor Benchmark
Prozessor AMD K6-2 ARM 920T Infineon SAB C167CS Motorola PowerPC 555 NEC V832
Beschreibung 450 MHz, 100 MHzfront side bus 160 MHz, 32 bit RISC CPU 25 MHz, 16 bit CPU 40 MHz, 32 bit RISC CPU 143 MHz 32 bit RISC CPU
Compiler Microsoft Visual C/C ARM Develop-ment Kit 2.50 Keil C166 Compiler v3.12 Diab Data 4.3p Rev6 Green Hills Multi Version 1.8.1
Table Lookup 319264,4 43478,3 1890,4 14767 31559,1
Angle-to-time 715563,5 73529,4 9652,5 36273,2 17115
Pulse-width Modulation 1347708,9 344827,6 32679,7 59740,2 147146,2
CAN 2812148,5 438596,5 45871,6 104860,8 204334,8
Tooth-to-Spark 125552,4 15151,5 761 4861,4 10482,5
Road Speed 2180444,7 454545,4 44247,8 66343,7 199601,7
IIR 96374,4 9708,7 2481,4 8380 8703,4
Bit-Manipulation 11859,6 2702,7 136,9 340,8 876,6
Int FP 384615,4 6153,9 862,8 13294,5 2179,6
Pointer-Chasing 23738,1 3361,3 287,7 593,7 1619,4
Matrix Math 1375,4 - 3,6 65,7 7,5
CacheBuster 982318,3 468750 28571,4 78389,5 175682
iDCT 15220,7 2083,3 57,7 470,6 976,1
FFT 627,4 125 10,3 34,5 46,8
iFFT 682,7 9,1 37,2 49,9
FIR 46581 21276,6 1919,4 4347,8 11605,7
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Rhealstone

• Task switching time tTS
• Interrupt latency time tIL
• Preemption Time tP
• Semaphore shuffling time tSS
• Deadlock breaking time tDB
• Datagram throughput kBytes/s
• Rhealstone- Wert
•  R f1 f2 f3 f4 f5 f6
• Gewichteter Rhealstone- Wert
• RW c1f1 c2f2 c3f3 c4f4 c5f5 c6f6

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Task Switching TimeTaskumschaltzeit
Task number
Task 3
Task 2
Task1
Time
t3
t2
t1
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Bestimmung der Taskumschaltzeit
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Preemption Time
Task number
Task 3
(high)
Task 2
(medium)
Task1
(low)
Time
t2
t1
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Bestimmung der Preemption Time
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Semaphore shuffling time
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Semaphore shuffling time
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Interrupt latency time
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Deadlock
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Deadlock breaking time
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Deadlock breaking time II
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Bestimmung der Deadlock breaking time
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Datagram throughput
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Rhealstone-BenchmarkMeßwerte
Interrupt Latency Time Task Switching Time Preemption Time Intertask Message Time Semaphore Shuffling Time Datagram throughput
RMOS3-PC1 10,1 4,0 4,1 5,8 4,4 6,2
RMOS3 für Windows 31,1 23,0 23,4 32,0 23,0 29,0
Lynx 17,6 27,0 105,0 337,0 113,5 n.e.
Unix SV Rel. 4 (SORIX) n.e 137,0 480,0 755,6 450,0 n.e.
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Rhealstone-BenchmarkMeßwerte