检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机工程 2003年第7期29卷 35-36,142页

作者：刘云生陈怡华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074

针对硬实时环境的特点，提出了一种新的利用任务截止期来管理缓冲区的方法，前提是该环境下使用最早截止期优先的任务调度算法。该截止期缓冲区管理方法的主要特点是：在保证周期任务的缓冲区可用的同时，有效利用缓冲区资源，得到最佳... 详细信息

针对硬实时环境的特点，提出了一种新的利用任务截止期来管理缓冲区的方法，前提是该环境下使用最早截止期优先的任务调度算法。该截止期缓冲区管理方法的主要特点是：在保证周期任务的缓冲区可用的同时，有效利用缓冲区资源，得到最佳的非周期实时任务缓冲区请求响应。详细讨论了该方法及其实现。

关键词：硬实时非周期任务截止期缓冲区管理

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基于RTAI的uClinux硬实时性能的实现

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电力自动化设备 2006年第3期26卷 66-68,72页

作者：范海涛王树民清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

uClinux嵌入式操作系统具有优良的稳定性和网络功能,然而其不支持硬实时任务的缺陷却极大地限制了它在高实时性监控领域的应用。介绍了嵌入式实时操作系统在电能质量监控领域中的应用,以及uClinux系统的特性。利用实时应用接口RTAI(Real... 详细信息

uClinux嵌入式操作系统具有优良的稳定性和网络功能,然而其不支持硬实时任务的缺陷却极大地限制了它在高实时性监控领域的应用。介绍了嵌入式实时操作系统在电能质量监控领域中的应用,以及uClinux系统的特性。利用实时应用接口RTAI(Real Time Application Interface)对uClinux系统的实时性进行了扩展,采用对内核进行小规模改动的双内核方法实现Linux系统硬实时特性。对比实验可见RTAI/uClinux双内核系统具有良好的实时性能。

关键词：嵌入式系统 RTAI 硬实时

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硬实时调度的线性近似分析方法

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计算机应用 2010年第2期30卷 427-429,444页

作者：莫铁强段珊湖南涉外经济学院计算机科学与技术系长沙410205

通过线性逼近硬实时系统任务的工作负荷量的方法,一个更加接近精确响应时间的时间上限能有效地降低调度分析时间。同时该上限用于任务集的充分性可调度测试时具有线性时间的复杂度。这种线性上限的可调度性测试能够用于交互的系统工具... 详细信息

通过线性逼近硬实时系统任务的工作负荷量的方法,一个更加接近精确响应时间的时间上限能有效地降低调度分析时间。同时该上限用于任务集的充分性可调度测试时具有线性时间的复杂度。这种线性上限的可调度性测试能够用于交互的系统工具设计、基于搜索的系统优化以及任务集的动态接纳新任务的设计中。并且新的调度系统模型无时间死线、抖动大小限制,适用范围更广。相关的实验也表明响应时间上限可调度性分析提高了准确调度测试的效率。

关键词：繁忙周期硬实时线性近似

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硬实时容错调度算法研究

硬实时容错调度算法研究

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作者：朱萍华中科技大学

学位级别：博士

具有容错能力的硬实时系统要求在系统发生局部故障情况下所有任务仍然能在截止期限之前正确完成,否则会导致灾难性的后果,被广泛地应用到航天、军事等关键领域。硬实时容错调度算法通过软件方法构造任务调度秩序并从理论上证明该秩序的... 详细信息

具有容错能力的硬实时系统要求在系统发生局部故障情况下所有任务仍然能在截止期限之前正确完成,否则会导致灾难性的后果,被广泛地应用到航天、军事等关键领域。硬实时容错调度算法通过软件方法构造任务调度秩序并从理论上证明该秩序的实时性和可靠性,属于实时系统的重要研究领域。硬实时系统种类繁多,新的应用需求层出不穷,对原有的硬实时容错调度理论提出了新的挑战。因此,需要对现有的硬实时容错调度算法进行扩充以适应新的需求。主/副版本技术是分布式硬实时系统中重要的容错机制。在该机制中,每个任务的主副版本分别分配到不同的处理机上。FTRMFF (Fault-Tolerant Rate-Monotonic First-Fit)算法利用主/副版本技术作为容错手段,通过首次适应方式按照RMS(Rate-Monotonic Scheduling)优先级依次将任务分配到能同时满足实时性和可靠性的处理机上,是一种经典的分布式容错调度算法。然而,以首次适应方式来分配处理机很难充分挖掘处理机的负载能力。针对这种情况,首先定义空闲因子来量化处理机中空闲资源。然后提出紧凑因子的概念来反映分配到同一个处理机上的任务之间的相容程度。最后提出的基于紧凑因子的启发式硬实时容错调度算法在为任务分配处理机时遵循紧凑因子最大化的原则。该算法能增加周期任务间的相容性,从而提高分布式系统的调度性能。副版本根据触发时间可分为主动副版本和被动副版本。主动副版本与其主版本同时触发,而被动副本则在其主版本失效后才触发,其距离截止期限的时间间隔相对变小。FTRMFF算法的副版本优先级继承策略不利于被动副版本对处理器空闲资源的充分利用。针对这种情况,以最坏响应时间分析为基础,提出基于被动副版本优先级提高策略的硬实时容错调度算法。该算法挪用高优先级任务的空闲时间来处理低优先级任务的容错,从而保证出错的任务满足截止期限的要求。并且根据这种分配策略的性质,设计了优先级提高因子搜索算法。经过研究分析,适当提高被动副版本的优先级能增加被动副版本的可调度性,从而提高处理机利用率。副版本优先级提高策略实质上是考虑到被动副版本执行的紧迫程度较高而提出来的。类似情况也会出现在处理机发生故障之后。具体来说,发生故障时刻所在的周期内的实例相对于后续的实例的执行窗口更小,紧迫程度更高。为实现紧迫实例满足截止期限的目标,提出启发式非紧迫周期延迟策略。该策略尽可能推迟非紧迫实例的执行从而合理挪动空闲资源使得低优先级实例有更多的机会完成其紧迫周期内的执行。另外,具体给出了任务在紧迫周期的最坏响应时间和非紧迫周期内的最大可延迟时间的精确计算方法。对于单处理机硬实时系统,在设计节能容错调度算法时需要考虑动态电压调整技术对瞬时错误发生概率的负面影响将处理器空闲资源全部用于降低工作电压不仅造成替代任务无充裕时间进行容错,而且替代任务执行本身会增加系统能耗开销。为解决这些负面影响,通过定量分析电压/频率与错误概率的关系以期望功耗最小化为目标提出任务最优频率的概念。然后,根据任务在最优频率下的节能效率定义能耗优先级,并提出启发式节能容错调度算法。该算法将处理器空闲时间优先分配给能耗优先级高的任务,从而最大限度地将空闲资源转化为能耗下降。与单处理机系统相比,动态电压调整技术对多处理机系统的影响更加复杂。低功耗技术会延长主版本的最坏响应时间进而破坏副版本的类型,可能造成副版本由主动方式转为被动方式。增加的容错冗余不仅增加硬件代价而且产生更多的能耗。针对这种复杂情况,首先对容错和节能在消耗处理器时间方面进行定量分析。在此基础上,将FTRMFF算法中的容错完成时间测试扩展为节能容错完成时间测试。以节能容错完成时间测试作为可调度性判定准则,提出启发式节能容错硬实时调度算法。该算法在保证系统硬实时性和可靠性前提下,最大化地将剩余空闲资源转化为能耗的降低。

关键词：硬实时容错调度主/福版本优先级动态电压调整

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硬实时软件建模与分析的进程代数方法

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计算机科学与探索 2014年第6期8卷 684-693页

作者：祝义黄志球张广泉周航肖芳雄江苏师范大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116 南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京210016 苏州大学计算机科学与技术学院江苏苏州215006 南京航空航天大学民航学院南京2100165

针对硬实时软件缺乏有效的系统动态行为建模机制,提出了一种用于硬实时软件建模与分析的进程代数方法。首先在时间通信顺序进程的基础上扩展硬实时语义得到硬实时通信顺序进程;然后提出时间调度算法,用于检查硬实时系统单个指令截止期... 详细信息

针对硬实时软件缺乏有效的系统动态行为建模机制,提出了一种用于硬实时软件建模与分析的进程代数方法。首先在时间通信顺序进程的基础上扩展硬实时语义得到硬实时通信顺序进程;然后提出时间调度算法,用于检查硬实时系统单个指令截止期的可满足性以及计算完成任务所需的最少时间;最后通过航空领域的一个实例来说明该方法如何应用于硬实时软件的建模与分析。该方法可以很大程度上提高硬实时软件执行时间计算的准确性,计算结果有助于硬实时系统截止期的量化分析和优化设计。

关键词：实时软件硬实时进程代数时间通信顺序进程模型检验

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硬实时任务调度IO抖动与延迟的建模优化及算法实现

硬实时任务调度IO抖动与延迟的建模优化及算法实现

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作者：林利东北大学

学位级别：硕士

嵌入式实时系统越来越多的应用于工业控制等行业中,实时调度一直是其核心理论问题。但是,调度产生的硬实时任务抖动与延迟直接影响到系统的稳定性和可靠性,甚至导致系统崩溃。因此,如何控制硬实时任务的抖动与延迟已成当前实时调度理论... 详细信息

嵌入式实时系统越来越多的应用于工业控制等行业中,实时调度一直是其核心理论问题。但是,调度产生的硬实时任务抖动与延迟直接影响到系统的稳定性和可靠性,甚至导致系统崩溃。因此,如何控制硬实时任务的抖动与延迟已成当前实时调度理论研究的热点问题。针对任务的延迟和抖动问题,本文在引入了实时系统中任务的抖动和延迟评价体系的基础上提出了一种基于任务分割的可抢占阈值调度模型。该模型可以在不影响系统的可调度性前提下,减少任务调度所带来的任务的抖动和延迟。利用该模型对任务的IO抖动进行分析,结果表明任务的IO抖动会随可抢占阂值的减小而降低。通过最小化可抢占阈值调度模型中的阈值,可以减少硬实时任务的抖动和延迟,控制调度对系统稳定性带来的负面影响。本文依据RM调度算法充要条件为RM算法提出了复杂度为O(|Tn/T1|·n2)的最优化阈值分配算法,并依据EDF调度算法充分条件为EDF调度算法提出了复杂度为O(n)的次优化阈值分配算法。为了测试模型在不同的调度情况下的表现,本文在1matlab上利用TORSCHE工具箱搭建仿真测试环境,对可抢占阈值调度模型进行仿真。从仿真结果可知,基于任务分割的可抢占阈值调度模型可以在典型的调度方法中有效的降低调度程序所带来的任务的延迟和抖动。为了衡量该模型理论与该模型实现后的差距,本文在Atmel mega128硬件平台上,通过对现有的WORIX操作系统内核的修改,硬件模拟了该调度算法。通过对比硬件模拟测试结果与仿真结果可知,该模型的仿真结果与实际情况比较吻合,即该模型在实际应用中可以有效的降低任务的抖动和延迟。

关键词：嵌入式硬实时任务调度延迟抖动 PS模型阈值分配

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硬实时调度抢占开销的在线优化策略及仿真实现

硬实时调度抢占开销的在线优化策略及仿真实现

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作者：赵震宇东北大学

学位级别：硕士

嵌入式系统已广泛地应用到人们的生产生活领域。在硬实时嵌入式系统中,任务间的抢占不仅导致操作系统上下文切换的时间开销,而且还会造成存储设备、网络设备、外界环境等资源带宽的降低以及能源消耗的浪费。如何在保证系统实时性的同时... 详细信息

嵌入式系统已广泛地应用到人们的生产生活领域。在硬实时嵌入式系统中,任务间的抢占不仅导致操作系统上下文切换的时间开销,而且还会造成存储设备、网络设备、外界环境等资源带宽的降低以及能源消耗的浪费。如何在保证系统实时性的同时,对硬实时任务调度中的抢占开销进行优化,提高系统性能是本文研究的主要问题。本文在实时系统通用的周期性任务模型基础上分析了固定优先级以及动态优先级实时调度的时序关系及任务间的抢占关系。分别对RM调度和EDF调度抢占行为的可推迟时间进行了量化分析,推导出受低优先级任务阻塞而造成的受阻任务集,以及在任意抢占时刻,推迟高优先级硬实时任务的执行来避免抢占发生的判定条件。提出了一种硬实时任务调度抢占开销的在线优化策略。通过在Matlab中的TORSCHE工具箱搭建仿真测试环境,对该优化策略进行了仿真实验。并与标准RM,EDF调度模型以及抢占阈值静态模型的仿真实验数据进行了对比。仿真实验数据结果表明,本文提出的硬实时任务调度中抢占开销在线优化策略可以有效地减少系统运行中的抢占次数。能够在保证任务的可调度性的同时,有效减少不同调度算法下任务抢占发生的次数,降低抢占开销。

关键词：嵌入式系统硬实时抢占优化抢占阈值模型阻塞任务集

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容错硬实时系统的可调度性分析

容错硬实时系统的可调度性分析

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作者：李俊华中科技大学

学位级别：博士

硬实时系统的一个关键因素在于时间上系统必须具有可预测性,系统必须确保每个实时任务在限定的时间内完成。而正确的可调度性分析是建立可预测的硬实时系统的重要手段之一。与无容错需求的实时系统相比,容错硬实时系统具有及时响应、高... 详细信息

硬实时系统的一个关键因素在于时间上系统必须具有可预测性,系统必须确保每个实时任务在限定的时间内完成。而正确的可调度性分析是建立可预测的硬实时系统的重要手段之一。与无容错需求的实时系统相比,容错硬实时系统具有及时响应、高可靠性、效率高和容错能力强等特征,容错实时系统的特点为可调度性分析的研究提出了新的要求,这样就需要对原有的硬实时系统的可调度性分析进行容错方面的扩充,以进一步提高其在容错硬实时系统中的实际应用水平,使其能更好地同时满足硬实时和容错的需求。针对现有基于截止期限小于周期的容错硬实时任务模型的两种容错优先级分配策略——容错优先级继承策略和允许容错优先级提高策略在提高容错实时系统的容错能力存在的缺陷,通过对截止期限小于周期的容错硬实时任务进行基于最坏响应时间的可调度性分析,提出了一种允许容错优先级降低的分配策略,以便挪用高优先级任务的空闲时间来处理低优先级任务的容错,从而保证出错的任务满足截止期限的要求;并且根据这种分配策略的性质,设计了改进的容错优先级分配搜索算法IFPCS(Improved Fault-Tolerant Priority Configuration Search Algorithm)。经过研究分析和实验验证,在继承和提高两种容错优先级分配策略无法提高系统的容错能力的情况下,合理地降低任务的容错优先级,能够有效地提高容错实时系统的容错能力。虽然容错优先级提高分配策略和容错优先级降低分配策略在一定程度上能解决在容错优先级继承分配策略下任务不可调度的问题,但是这两种分配策略都只是单一地提高或降低容错优先级。基于这一原因,进一步分析了这三种容错优先级分配策略在提高系统容错能力的不足,提出了一种容错优先级混合分配策略,既允许容错优先级提高又允许容错优先级降低,并基于任务最坏响应时间分析,设计了在这种容错优先级混合分配策略下的容错优先级混合式分配搜索算法FPCMS(Fault-Tolerant Priority Configuration Mixed Search Algorithm)。实验结果验证了在提高系统容错能力方面,容错优先级混合分配策略均优于上述三种分配策略。为了使容错硬实时任务模型更具典型性,所进行的可调度性分析结果能够适用于各种容错实时系统,特别是实时通信系统和分布式系统中,解除了以往容错硬实时任务的可调度性分析中对任务截止期限不能大于对应周期的限制。当截止期限任意值时,任务在完成第一次激活之前,可能会被第二次激活。这就意味着任务的第二次激活不仅仅会被高优先级任务抢占,而且也会被第一次激活打断执行。因此,通过分析任务的一系列激活的响应时间来分析这种任务模型在容错优先级继承策略和容错优先级提高策略下的任务可调度性。经研究分析和实例验证,采取容错优先级提高策略,能够有效地提高任务的可调度性。最后根据容错优先级提高策略,设计了基于截止期限任意值的容错硬实时任务模型的容错优先级分配搜索算法。现有的静态优先级调度算法都假定系统优先级个数无限多,而实际上底层系统支持的优先级个数是有限的。通过对优先级有限时的容错硬实时任务进行可调度性分析,提出了一种合适的解决方案来提高任务的可调度能力。这个方法主要的思想是允许任务的替代任务在更高的系统优先级上来恢复故障,这样能更好地挪用高系统优先级上的空闲时间。为了比较在不同容错优先级分配策略下优先级有限时容错硬实时任务的可调度性,引入了“相对可调度饱和度”的概念来作为评价所讨论的优先级有限时容错硬实时任务可调度性的指标。经过研究分析和实验验证,与容错优先级继承策略相比,允许容错优先级合理地提高,能够有效地提高系统的可调度能力。为了满足高可靠性实时系统的应用需求,对RTLinux实时操作系统进行了容错实时性改造。首先,采取了基于主/副版本技术的容错模型,对实时线程控制块进行了重新定义;其次,根据先前提出的基于最坏相应时间的容错任务可调度性分析实现了基于FPCMS算法的容错实时任务分析器;最后,给出了容错实时任务的设计框架。

关键词：硬实时容错可调度性分析最坏响应时间容错优先级系统容错能力

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一种嵌入式硬实时内核的实现

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微计算机信息 2006年第6Z期22卷 128-130,25页

作者：杨承玉杨武重庆市重庆工学院计算机学院

设计了一个实用的嵌入式硬实时内核uHRT,描述了其中实现硬实时的关键设计。uHRT可在具有类似特征的应用环境中得到推广应用,具有一定的实用价值。

关键词：硬实时接受测试两级调度时钟粒度优先级倒置

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基于RTAI嵌入式Linux硬实时性能研究与实现

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微计算机信息 2006年第11Z期22卷 46-48,294页

作者：刘鑫陆文娟范海涛北京市清华大学电机系电力系统国家重点实验室

嵌入式Linux系统由于不支持硬实时任务,限制了其在电能质量监控系统等高实时性领域中的应用。本文介绍了嵌入式Linux系统的实时性,并利用RTAI(RealTimeApplicationInterface)对嵌入式uClinux系统进行了实时性扩展,将RTAI-Lin-ux双内核... 详细信息

嵌入式Linux系统由于不支持硬实时任务,限制了其在电能质量监控系统等高实时性领域中的应用。本文介绍了嵌入式Linux系统的实时性,并利用RTAI(RealTimeApplicationInterface)对嵌入式uClinux系统进行了实时性扩展,将RTAI-Lin-ux双内核系统实际应用于电能质量监控实验平台,并通过与uClinux系统的对比实验验证了该系统的硬实时性能,证明其满足电能监控领域的实时性要求。

关键词：嵌入式Linux 硬实时 RTAI

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