基于响应时间分析的混合关键级系统实时调度算法研究

摘要

在安全性关键（Safety-Critical）实时嵌入式系统（航空电子系统、汽车电子系统等）中，随着功能数量在不断增加，系统结构也在变得越来越复杂。为了达到性能提高、成本节约、多样化的功能和安全可靠的效果，系统将具有不同关键级的功能模块集成到一个共享硬件上。对于这样的混合关键级系统，在同一个硬件资源下对不同关键级的任务进行调度将会出现任务之间的互相影响和干扰，会对这些任务的调度带来很多新的挑战和问题。
　　当前基于响应时间分析的混合关键级系统调度算法研究存在响应时间分析不充分、任务调度模型不完善等方面的不足。本文针对这些问题，对基于响应时间分析的混合关键级系统实时调度算法进行研究。本文主要研究工作如下:
　　鉴于当前基于响应时间分析的悲观周期混合关键级任务调度算法中的响应时间分析算法AMC(Adaptive Mixed Criticality)不够精确，主要是在高关键级任务对任务抢占时间的估计存在冗余，本文对现有响应时间分析算法AMC等进行详细分析，并对AMC进行改进从而减少高关键级任务对任务抢占时间的冗余估计，使之计算出的任务响应时间更精确，然后在此基础上利用最佳优先级分配算法MC-OPA(Mixed-Criticality-Optimal Priority Assignment)来分配任务的优先级，并结合固定优先级调度策略，提出了基于改进响应时间分析(SAMC)的悲观周期混合关键级任务调度算法。在实验中通过与目前基于响应时间分析的悲观周期混合关键级任务调度算法进行性能对比，来验证该算法改进的有效性。
　　针对现有基于响应时间分析的悲观周期混合关键级任务调度算法研究大都只考虑双关键级的情况，无法很好地应用到关键级数大于两个关键级的多关键级系统中，本文对任务在系统运行过程中多个关键级状态下的响应时间进行详细分析，并对现有的响应时间分析算法（AMC）和改进的响应时间分析算法（SAMC）进行扩展使之支持多关键级的情况，从而能很好的适用于具有悲观周期的混合多关键级系统。然后在此基础上利用MC-OPA算法来分配任务的优先级，并结合固定优先级调度策略，得到基于时间响应分析的支持多关键级的悲观周期混合关键级任务调度算法。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究问题

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文研究工作

1．5 本文组织结构

第2章 相关研究

2．1 引言

2．2 混合关键级系统实时任务模型

2．3 MCS单处理器调度算法研究进展

2．3．1 固定优先级调度算法

2．3．2 动态优先级调度算法

2．4 MCS多处理器调度算法研究进展

2．5 本章小结

第3章 混合双关键级系统实时调度算法

3．1 引言

3．2 实时任务的响应时间分析

3．2．1 传统实时任务的晌应时间分析

3．2．2 混合双关键级系统的响应时间分析

3．3 基于响应时间分析的优先级分配算法

3．4 运行时调度算法

3．5 算法分析

3．5．1 响应时间特点分析

3．5．2 可调度性分析

3．5．3 时间复杂度分析

3．6 实验及其结果分析

3．6．1 对比算法

3．6．2 任务参数设置

3．6．3 实验结果分析

3．7 本章小节

第4章 混合多关键级系统实时调度算法

4．1 引言

4．2 混合多关键级任务的响应时间分析

4．3 基于响应时间分析的优先级分配算法

4．4 运行时调度算法

4．5 算法分析

4．5．1 响应时间特点分析

4．5．2 可调度性分析

4．5．3 时间复杂度分析

4．6 实验及其结果分析

4．6．1 对比算法

4．6．2 任务参数设置

4．6．3 实验结果分析

4．7 本章小节

结论及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文以及专利申请

攻读硕士学位期间所参与的项目