Luận án tiến sĩ về nâng cao hiệu năng phần mềm nhúng - Bùi Hữu Phúc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI HỮU PHÚC MOT SO KỸ THUAT NÂNG CAO HIỆU NANG PHAN MEM NHÚNG TREN BO XU LY DA NHAN LUẬN AN TIEN SĨ CÔNG NGHỆ THONG TIN Hà Nội — 2023 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ BÙI HỮU PHÚC MOT SO KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU NANG PHAN MEM NHUNG TREN BO XU LY DA NHAN LUẬN AN TIEN SĨ CÔNG NGHỆ THONG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Nguyễn Ngọc Binh 2. Lê Quang Minh Hà Nội - 2023 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn Thầy PGS. Nguyễn Ngọc Bình và Thầy TS.

Lê Quang Minh tại Bộ môn Công nghệ Phần mềm, Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung thực, chưa được công bồ bởi bat kỳ công trình nào khác. Tác giả Bùi Hữu Phúc Lời cảm ơn Lời đầu tiên, em xin trân trọng cảm ơn Thầy PGS. Nguyễn Ngọc Bình đã hướng dẫn, khuyến khích, truyền cảm hứng, chỉ bảo và tạo điều kiện tốt nhất từ khi bắt đầu làm nghiên cứu đến khi hoàn thành luận án.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy TS. Lê Quang Minh, người thầy đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình học tập và nghiên cứu hướng mới của luận án cũng như trong việc hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới các Thầy, Cô giáo Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt là thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Phần mềm đã tận tâm đào tạo, cung cấp những kiến thức vô cùng quý giá và đã tạo điều kiện tốt nhất về mọi mặt để tôi có thể tập trung, học tập nghiên cứu tại Trường. Đồng thời, tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp tại Học viện An ninh Nhân dân, Cục A05 và các bạn, nghiên cứu sinh đã giúp đỡ, tạo điều kiện dé tôi học tập, nghiên cứu.

Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Văn Hưởng đã giúp đỡ, đồng hành cùng tôi trong các công trình nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình đã luôn động viên, giúp đỡ những lúc tôi gặp khó khăn trong quá trình học tập và nghiên cứu. BANG THUAT NGỮ.----¿- 2 5£©2E2E+£EE2EEEEEEEEE2EE2EE21E21 211211 re, | BANG CÁC KY HIỆU.

2-2222 ©5¿22E+EE2EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrrrrrkrervres 4 DANH MỤC CAC BẢNG. 7 DANH MỤC CÁC HINH VẼ.--2- 555222222222 2EE22EEEEEEEEEEEErrerrred 8 MO ĐẦU. 1 1c eo 10 CHƯƠNG 1. TONG QUAN VE NÂNG CAO HIỆU NĂNG PHAN MEM NHUNG TREN BO XỬ LY DA NHÂN.

Một số khái niệm. Phần mềm nhúng.- 2-2-2 + £+S£EE+EE#EE£EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEErrkrrkerrree 19 1. Xử LY SONG SONE. s1 TH TH ng 25 1.

Xử lý đồng bộ và bat đồng bộ. Một số nghiên cứu về cải tiến phần mềm nhúng trên bộ xử lý đa nhân. Nghiên cứu về nâng cao hiệu năng phần mềm nhúng. Nghiên cứu về xử lý song song trên bộ xử lý đa nhân.

Nghiên cứu về đồng bộ, bất đồng bộ và phân chia dữ liệu. Nghiên cứu về IoT và môi trường phát triỂn. Bài toán nâng cao hiệu năng phần mềm nhúng trên bộ xử lý đa nhân. Một số thách thức trong nâng cao hiệu năng phần mềm nhúng trên bộ xử Ty da han 0.

Mô hình nâng cao hiệu năng phan mềm nhúng trên bộ xử lý đa nhân. Hướng tiếp cận và phương pháp nâng cao hiệu năng phần mềm nhúng trên bộ xử lý đa nhân. Tổng kết ChUWONG .ssssssssssssssssssseesscsssssssssessccssssnssscssesssssnssccscessssssssesecesssensseeses 55 CHƯƠNG 2. NANG CAO HIỆU NĂNG DUA TREN LỰA CHỌN.

56 TAC VỤ XỬ LÝ SONG SONG.- - Set SEEE 1121951121551 212E2EExEEcex 56 2. Nâng cao hiệu năng dựa trên lựa chọn các tác vụ xử lý theo điều kiện ràng 1i30012. Phương pháp dé XuẤt. -- 2-22 2 ©x+EE£EE2EEEEEEEEEEEEEkrrkkrrkrrrrrrei 59 VN no vài 0n.

Nâng cao hiệu năng dựa trên lựa chọn cấu hình mã nguồn thích hợp. Ý tưởng của phương pháp lựa chọn cau hình mã nguồàn. Phát triển phương pháp .---- 2 2© +E+EE+EE+E££E££E£EEEEEEEEEErrkerkrrrres 71 2.3 Thao luận và đánh giá kết Quai. Tổng kết €h0ng.--s--ss°2ss©2EVvsdeEEE2vasseE922vassetoovvassersoorosssrie 82 CHƯƠNG 3.

NANG CAO HIỆU NANG DUA TREN XỬ LÝ. 84 SONG SONG DU LIỆU. Phân chia dữ liệu cân bằng và phân bồ động tới các nhân của bộ xử lý. Y tưởng của phương pháp phân chia dữ liệu cân bằng và phân bổ động tới các nhân của bộ XỬ Ìý.

- --- c +11 TH ng nh ngư, 85 3. Phương pháp dé xuat. Nâng cao hiệu năng dựa trên phân vùng dữ liệu và xử ly bat đồng bộ. Ý tưởng của phương pháp phân vùng đữ liệu và xử lý bất đồng bộ.

Phương pháp đề xuất .----- 2 2 2+SE+EE+EE£EEEEEEEEE2E122122171 21 7Eerxe 97 3.3 Thảo luận và đánh giá kết 0: << 5< << 3 SH. Tổng kết chương .--s----2s°°EEV222s99©©22EEvvdds222222vassseteoorvvrrsse 113 450880700005 3. 114 Những kết quả đạt ÑưỢC .-- 2° C222ss222EEvvsssseeSoeovvessssorooroee 114 Những hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo .--s----ccccccss2 117 DANH MỤC CÁC CONG TRÌNH KHOA HOC CUA TÁC GIA. 119 LIEN QUAN DEN LUẬN ÁN.-- 2 2S<+EE2EESEESEEEEEEEEEEEEEEerkerreei 119 TAI LIEU THAM KHAO.cccccescsscscsscsesesvsscsesesscsesesesucaesnsusseavsreacavaveesateees 120 BANG THUẬT NGỮ STT | Từ viết tắt Cụm từ tiếng Anh Mô tả Triple Data Encryption | Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu 1 3DES x Standard 3 lân Advanced Encryption | Tiêu chuẩn mã hóa nâng 2 AES Standard cao 3 ALU Arithmetic and Logic Unit | Bộ lôgic va số học Application Programming | Giao diện lập trình ứng 4 API Interface dụng 5 ARM Advanced RISC Machine Máy RISC tiên tiến 6 CAGR Compound Annual Growth Ty lệ tăng trưởng kép hang Rate năm 7 CMP Chip Multi Processors Chip đa bộ xử lý g CoAP Constrained = Application Giao thức ứng dụng rang Protocol buộc 9 CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm 10 DAG Directed Acyclic Graph Đô thị chu trình có hướng không II DES Data Encryption Standard Tiêu chuân mã hóa dữ liệu I2 DRAM Dynamic random-access Bộ l nhớ truy cập ngâu memory nhiên động 13 EPG Execution Plan Graph Biểu đồ kế hoạch thực thi 14 ES Embedded Software Phần mềm nhúng Embedded Software | Tối ưu hiệu năng phần 15 ESPO ¬ x , Performance Optimization | mêm nhúng 16 FIPS Federal Information | Tiêu chuan Xử ly Thông Processing Standards tin Liên bang Hoa Ky Mach tích hợp cỡ lớn dùng 17 FPGA Field-programmable gate cau truc mang phan tử array logic mà người dùng có thê lập trình được 18 FPM Functional Performance | mô hình hiệu suât chức Models nang Thư viện Apple cung cấp 19 GCD Grand Central Dispatch nhằm hỗ trợ việc chạy những tác vụ song song .