(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211361438.3 (22)申请日 2022.11.02 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 赵菲　胡殊銘　邓英捷　卢焕章　 陶华敏　肖山竹　胡谋法　张路平　 沈杏林　邓秋群　 (74)专利代理 机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 432 25 专利代理师 邱轶 (51)Int.Cl. G06F 8/654(2018.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 异构实时信息处 理系统设计方法 (57)摘要 本申请涉及一种异构实时信息处理系统设 计方法， 由多个异构嵌入式系统即多个节点组成 分布式嵌入式系统， 每一节点执行一个子任务， 所有子任务组成当前部署的任务。 当任一节点的 子任务发生变化时， 需要对相应节 点中的至少一 个芯片进行程序更新， 以满足子任务需求。 首先 对比新程序与待更新芯片的现有程序， 得到初始 更新部分和初始更新区域； 接着根据初始更新区 域与Flash的覆盖度， 以更新时间最短原则自适 应动态调整更新粒度， 确定优化更新部分和对应 的优化更新区域， 由对应节点的上级控制设备通 过对应节点的通信接口向待更新芯片发送新程 序， 在优化更新区域写入对应的优化更新部分。 综上， 本发明可以实时更新程序以满足任务需 求。 权利要求书3页 说明书7页 附图4页 CN 115469912 A 2022.12.13 CN 115469912 A 1.一种异构实时信息处 理系统设计方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 获取当前的异构分布式嵌入式系统以及 当前部署的任务； 所述异构分布式嵌入式系统 包括多个节点； 每一节点均为一个异构嵌入式系统； 每一节 点执行一个子任务， 所有子任务 组成当前部署的任务； 当任一节点执行的子任务发生变化时， 确定对应节点中的待更新芯片， 根据变化后的 子任务确定新程序， 对比所述新程序与待 更新芯片的现有程序得到初始更新部 分和对应的 初始更新区域； 根据所述初始更新区域与所述待更新芯片的Flash的覆盖度， 以更新时间最短原则自 适应调整 更新粒度， 以确定优化更新部 分和对应的优化更新区域； 所述更新粒度包括扇区、 块和整片Flash； 由对应节点的上级控制设备通过所述对应节点的通信接口向所述待更新芯片发送新 程序， 并在所述优化更新区域写入对应的优化更新部 分， 完成程序更新， 以满足对应的子任 务需求。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 根据 所述初始更新 区域与所述待更新芯片 的Flash的覆盖度， 以更新时间最短原则自适应调整更新粒度， 包括： 分别获取所述初始更新区域在所述待更新芯片的Flash的各个块中覆盖的扇区数， 根 据所述扇区数确定以扇区为更新粒度时的扇区更新总时间， 将所述扇区更新总时间与对应 的块更新时间比较， 当所述 块更新时间更短时， 将对应的块中的更新粒度初步调整为 块； 根据以块为更新粒度的块总数得到块更新总时间， 比较所述块更新总时间和整片 Flash更新时间， 当所述整片Flash更新时间较短时， 将更新粒度进一 步调整为整片Flash 。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 在确定对应节点中的待更新芯片之前， 包括： 由所述异构分布式嵌入式系统通过自举过程获取各个节点的的存储空间 映射关系， 由 任务调度节点创建通用命名空间描述表， 由各个节点基于所述通用命名空间描述表和所述 存储空间映射关系得到全局存 储映射描述表。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 在所述多个节点中包含一个任务调度节 点； 由对应节点的上级控制设备通过所述对应节点的通信接口向所述待更新芯片发送新 程序， 并在所述优化更新区域写入 对应的优化更新部分， 完成程序更新， 包括： 由所述任务调度节点调用数据访 问API， 根据所述全局存储 映射描述表得到待更新芯 片对应的指定节点的局部地址， 将所述局部地址和物理地址查询指令封装后传 入事务控制 层； 由所述事务控制层根据协议将指定节点的ID、 功能配置参数、 数据以及计算结果返回 地址组成事务层数据包发送给 所述任务调度节点； 由所述任务调度节点根据所述事务层数据包通过事务控制层解析得到指定节点的物 理地址， 将更新指令根据对应的物理地址通过通信接口传输至指定节点的待更新芯片， 并 在所述优化更新区域写入对应的优化更新部分， 完成程序更新， 并将更新结果返回给所述 任务调度节点； 所述更新指令中包 含所述优化更新部分和所述优化更新区域； 由所述任务调度节点通过所述事务控制层解析得到所述更新结果， 通过所述全局存储权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115469912 A 2映射描述表将所述更新结果存 储到所述任务调度节点用于存放计算结果的存 储空间中。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 每一所述节点包括一颗多核DSP芯片以及 若干ZYNQ芯片； 每颗ZYN Q芯片包括FPGA和ARM； 由一颗ZYNQ芯片作为中央处理单元， 对应的ARM与外部上级控制 设备通过通信接口进 行通信， 接收所述外 部上级控制设备的控制指令并在对应节点内转发； 由一颗ZYNQ芯片作为数据预处理单元， 接收并对外部下级数据进行预处理后转发到对 应的数据处 理单元； 由一颗多核DSP芯片和其余若干ZYNQ芯片作为数据处理单元， 由作为数据处理单元的 ZYNQ芯片接 收数据预处理单元发送的原始的外部下级数据以及预处理后的外部下级数据 并进行处理得到相应的处理结果， 由所述多核DSP芯片对所述处理结果进行综合分析得到 最终结果并经 所述中央处 理单元传输至所述外 部上级控制设备。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 程序更新的步骤 包括： 由待更新芯片对应的指定节点的所述中央处理单元解析所述外部上级控制设备发送 的更新控制指令， 得到待更新芯片的主核位置以及含有帧头信息和数据段的更新帧， 并根 据所述主 核位置将所述更新帧逐帧转发至待更新芯片的主 核； 由所述主核根据 所述帧头信 息解析出需要更新的程序所属的核心编 号， 待更新程序文 件传输完成并校验 无误后， 将 完整的更新程序文件写入所述核心编号对应的Flash地址， 完 成对待更新芯片的待更新核心的在线更新。 7.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述任务 通过神经网络执 行； 所述方法还 包括： 将所述神经网络的多个网络层对应的计算任务依序分配给各个节点， 由每一节点执行 至少一个网络层的计算任务， 当前节点执行完成当前输入在对应网络层的计算任务并传输 计算结果至下一节点后， 由所述下一节点执行所述计算结果在对应网络层的计算任务， 并 由所述当前节点继续接收下一输入并执 行计算任务； 当节点数发生改变或部署的任务发生改变时， 将所述神经网络的多个网络层对应的计 算任务进行重新分配， 得到每一节点的更新子任务， 根据对应的更新子任务进行待更新节 点的程序更新。 8.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于， 所述神经网络为卷积神经网络； 将所述神经网络的多个网络层对应的计算任务依序分配给各个节点， 由每一节点执行 至少一个网络层的计算任务， 包括： 将所述卷积神经网络的多个网络层对应的计算任务依序分配给各个节点， 在对应节点 的FPGA上例化所述卷积神经网络的卷积层、 池化层和/或激活层， 由对应的ARM根据所述卷 积神经网络的结构并配置网络参数； 由所述ARM将所述卷积神经网络各个网络层的权重和当前网络层的输入写入所述FP GA 的DDR中， 并调用对应的卷积层、 池化层和/或激活层进行运 算得到当前网络层的输出； 将当前网络层对应节点的FPGA的DDR中的输出作为下一网络层的输入， 由下一网络层 对应节点的ARM控制所述下一网络层的运 算。 9.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于， 所述神经网络为 LSTM网络； 将所述神经网络的多个网络层对应的计算任务依序分配给各个节点， 由每一节点执行权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115469912 A 3