实时任务的最好响应时间精确分析与计算

摘要

随着实时系统在各领域的广泛应用，任务调度技术在实时系统中扮演的角色越来越重要。针对实时系统的多任务、多处理器和复杂优先约束性等特点，需要对实时任务的可调度性分析方法进行扩展和补充。实时任务响应时间分析是经典实时调度理论研究的核心问题之一。目前对实时任务最坏响应时间的研究已经比较成熟，而对最好响应时间的研究则相对较少。在多处理器环境下端到端任务中，后继子任务的最坏响应时间受到其释放抖动的影响，而任务的最大释放抖动由其前驱子任务的最坏响应时间和最好响应时间决定。如果对最好响应时间估算过低，会导致过高估计后继任务的最坏响应时间，将本来能在截止期内完成的任务判断成不能在截止期内完成。因此，对实时任务最好响应时间的精确分析与计算显得尤为重要。 首先，本文采用固定优先级可抢占调度策略，模拟具有任意相位的周期任务执行情况，在精确分析截止期小于或等于周期的任务最好响应时间的基础上，引入i—级繁忙周期，通过构造i—级繁忙周期中的扩展作业，得到扩展作业的最佳完成时刻，从而提出计算截止期大于周期的任务最好响应时间的迭代公式，并在推导过程中证明该公式的正确性。 然后，对任务的最好响应时间进行扩展分析，针对现有方法中忽略了释放抖动对最好响应时间的影响，推导出具有释放抖动的周期任务最好响应时间的迭代公式，根据迭代公式提出optB—WCRT算法。该算法弥补了现有方法的不足，即由于多处理器系统中前驱子任务的最好响应时间假设为任意小或者比实际值小很多，从而导致后继任务的最坏响应时间估计过高，使得本来能在截止期限内完成的任务判定为不可调度。提出的optB—WCRT算法能够精确计算出多处理器系统中后继子任务的最大释放抖动，从而得到端到端任务的最坏响应时间，准确判断任务的可调度性。 最后，进行仿真实验。通过对optB—WCRT算法与传统的设置方法、Trivial方法进行性能比较，仿真结果证明optB—WCRT算法更加精确与有效，对多处理器系统中实时任务的可调度性分析具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.2课题研究背景及意义

1.3课题研究现状

1.4论文研究内容

1.5论文组织结构

第二章实时系统及实时调度

2.1概述

2.2实时系统

2.2.1实时系统的定义

2.2.2实时系统的特性

2.2.3实时系统的分类

2.2.4实时系统的体系结构

2.2.5实时系统的性能指标

2.3实时任务

2.3.1实时任务的定义及属性

2.3.2实时任务的分类

2.3.3实时任务间的相关性

2.4实时调度

2.4.1实时调度的定义

2.4.2实时调度的分类

2.4.3实时调度算法

2.5本章小结

第三章周期任务的最好响应时间分析

3.1概述

3.2周期性任务调度模型

3.3最佳完成时刻

3.4最好响应时间分析

3.4.1构造时间线

3.4.2递归方程

3.4.3最好响应时间的迭代程序

3.5截止期大于周期的任务最好响应时间分析

3.6本章小结

第四章具有释放抖动的周期任务最好响应时间分析

4.1概述

4.2释放抖动的定义

4.3释放抖动情况下最好响应时间分析

4.3.1释放抖动情况下的最佳完成时刻

4.3.2释放抖动情况下的最好响应时间

4.4最好响应时间精确计算的应用

4.5本章小结

第五章仿真实验与性能评估

5.1概述

5.2仿真实验环境与工具

5.3仿真实验内核模块

5.4实例

5.4.1实例步骤

5.4.2实例结果对比

5.5实验

5.5.1实验步骤

5.5.2最好响应时间比较

5.5.3释放抖动比较

5.5.4最坏响应时间比较

5.6本章小结

第六章总结与展望

6.1.概述

6.2工作总结

6.3研究展望

致谢

参考文献

读硕士学位期间发表的论文