多处理器实时系统中的非精确轮转式调度算法

目的研究基于多处理器实时系统中具有截止期和容错需求任务的非精确轮转式调度算法,使强实时系统在发生故障的情况下,任务也能在其截止期内完成,不至产生灾难性后果.方法将非精确计算模型引入到轮转式调度算法中.结果仿真实例表明,非精确轮转式调度算法具有更低的任务拒绝率,同时能更为有效地利用系统资源.结论该算法扩展了轮转式调度算法的允许调度定理,使得主/副版本任务在执行时间上可以重叠,提高了任务的可调度性,使整个系统负载均衡,并减少了系统搜索时间.     

基于非精确计算模型的OSL算法

目的研究多处理机系统任务分配的启发式策略和容错调度算法,设计一种高效实时调度算法．方法只对任务强制部分进行复制,将任务分为强制执行部分主版本PTMi、强制执行部分副版本BkMi．和选择执行部分Oi,采用可选择部分后调度．结果提出了可选择部分后调度（Optional Scheduling Later,OSL）算法,通过实例与ICDM算法进行了仿真比较,说明了该算法的有效性．结论该算法使任务的完成时间提前,提高了处理机的利用率,便于广泛应用．     

基于优先级混合策略的回卷恢复容错实时系统的可调度性

实时系统具有严格的实时性及高度的可靠性要求。考虑到系统可能出错的情况,对回卷恢复容错模型下实时系统的可调度性进行了研究,提出了容错优先级混合策略,并推导出该策略下任务最坏响应时间的计算公式。结合系统的可调度性分析,提出了混合策略的优先级配置搜索算法(FTPCS_MS算法),该算法将最优容错优先级混合配置的搜索空间由O(nn)降低为O(n2)。仿真实验表明,容错优先级混合策略能够在继承策略的基础上进一步提升系统的容错能力。     

机载多分区系统可调度性分析算法研究

机载领域普遍采用符合ARINC653标准的分区操作系统支撑应用软件综合化。在分区操作系统的两级调度模型下，机载软件苛刻的实时性要求通常难以得到有效的确定性保证，因此对系统进行可调度性分析显得至关重要。通过可调度性分析算法判断调度表是否能满足分区内进程的实时性要求，是保障系统中所有的进程在规定的时间内完成运算任务的有效手段。基于运筹学方法，通过引入虚拟进程，设计了一种多分区系统可调度性分析算法，并进行了数值验证。验证结果表明，该算法能够准确判断调度表与进程时间属性是否匹配，给出系统是否可调度的定性分析结论，帮助系统集成人员在系统实际运行前对调度表的合理性进行先期验证，降低试验和试飞风险。     

微制造数控系统的实时有限状态机建模研究

为提高传统有限状态机（FSM）分析微制造数控系统（NCS）实时性特征的能力，提出了一种实时有限状态机（RTFSM）模型.该模型对传统FSM概念进行扩展，通过增加时间属性来描述状态行为的执行时间以及状态间切换所需的时间耗费.考虑到对复杂NCS控制流程进行设计、分析计算量较大，引入图论中的时间约束网络理论，采用经过修正的Floyd算法对模型中各个状态行为开始和结束时间的取值范围进行分析计算，从而实现控制流程的可调度性判定.实例研究表明，实时有限状态机可有效地建立微制造NCS控制流程模型，并降低对控制流程进行可调度性分析的复杂度，适用于NCS实时性研究.     

基于MPCP协议的任务最坏阻塞时间分析

多处理器天花板协议（MPCP）是经典的基于挂起机制的实时锁协议,被广泛应用于分组固定优先级（P-FP）调度下的多核/多处理器实时系统中。然而针对P-FP+MPCP调度的任务最坏阻塞时间分析往往过于保守,影响系统的可调度性。因此,该文提出一种计算实时任务最坏阻塞时间的新方法。其中实时任务模拟为非临界区与临界区的交替序列。该方法通过分析任务多次请求某一共享资源所需的最短执行时间,以及任务在任意时间内累计执行临界区时间的上限,提高了已有分析方法的计算准确性。可调度性实验表明,该方法优于已有方法,提高了系统可调度性。     

混合关键任务可靠调度方法与调度性分析

为了解决云计算环境下混合关键性任务的可靠调度问题,提出了一种基于主副版本两阶段的混合关键任务可靠调度方法．算法首先对需要调度的混合关键性任务进行优先级划分,按照调度截止期最短的原则将主版本任务调度到目标虚拟机上,对副版本任务按照复制成本最低的原则使用重叠方法进行调度;再对调度到不同虚拟机上的主副版本任务进行可调度分析,对于不能满足分析的任务启动更高关键性等级进行处理．实验结果表明了混合关键任务可靠调度方法具有较高的可靠性和负载平衡能力．     

全自主足球机器人快速目标识别与定位方法

为使机器人视觉系统能够快速、稳定地进行目标识别和定位，采用多阚值粗分割和区域细分割相结合的彩色图像分割算法，以提高特征提取的鲁棒性．在基于区域分割的算法中采用快速游程连通性分析算法，保证了目标识别的实时性．对已识别的目标，利用摄像机针孔模型完成单眼的实时定位．该系统能满足全自主足球机器人对目标识别与定位实时性和鲁棒性的要求，已成功地应用于HIT-Ⅱ型自主足球机器人中．     

基于BerkeleyDB的嵌入式实时数据库研究

针对嵌入式实时数据库对数据库系统结构的要求,提出一种基于BerkeleyDB数据库引擎、运行于VxWorks平台的ERTDB系统结构．在模型中引入Shell层,事务管理器获得事务命令后将处理转入Shell层,在调用BerkeleyDB相应的函数前Shell层与并发控制器进行同步通信,由并发控制器确定该事务命令是否可以执行．对于并发控制器,通过事件驱动的方式来实现并发控制协议,协议结构体的设计可以更方便地使用不同的并发协议;采用定时地根据正在运行的事务实时性和截止期为各事务动态分配VxWoNs下的任务优先级的机制实现时限控制器功能．实验表明,该系统的读写速度可以满足千万级的数据处理要求．     

级联编码MIMO系统的迭代检测算法

针对BCH-LDPC级联编码的MIMO系统,提出一种外码译码反馈联合迭代检测译码算法。该算法在迭代检测译码结构的基础上,引入外码硬判决译码反馈。MIMO检测器利用反馈的硬判决信息,经过映射处理后用于更新检测器的检测列表,以减小迭代检测译码算法的运算量。同时,利用外码译码结果直接计算部分LDPC码译码初始信息,提高软信息的可靠性,从而提高系统性能。仿真结果表明,与迭代检测译码算法相比,所提算法能够使处理一帧数据时的平均检测次数减少57.1%,从而降低算法运算量。同时由于外码译码反馈的引入,所提算法至少能够获得0.2 d B性能增益。     

一种混合实时任务系统的公平调度算法

Baruah提出的PFair公平调度理论是周期任务在多处理器系统上的最佳实时调度理论,而在实际实时系统中,实时任务往往是由周期任务和非周期任务组成的混合任务系统．在研究PFair公平调度理论和算法的基础上,提出了基于服务器思想的公平调度方案,使得PFair调度理论适用于多处理器系统中混合任务的实时调度,并提出了对非周期任务进行实时调度的3种策略,给出软实时性非周期任务在不同调度策略下的最坏响应时间计算公式,并且证明了计算公式．     

基于多核处理器平台的公平调度算法

为了减少多核处理器系统全局调度算法中共享L2cache抖动,在Pfair调度算法基础上提出一种新的Cache感知的软实时公平调度算法.通过对WSS(work set size)、子任务截止时间和任务负载建立多因素优先级模型,并将此优先级模型应用到改进后的Pfair算法中,该算法的调度决策在系统负载较重的系统中对WSS具有自适应性.模拟实验结果显示:在对称4核和8核处理器系统中,该算法任务丢失率低,且在系统负载重时能够减少共享L2cache抖动,其整体调度性能优于传统的G-EDF(global-earliest deadline first)调度算法和Pfair调度算法.     

含启动开销总线网络实时可分性负载调度算法

针对异构总线网络,提出了一种含启动开销的实时可分性负载调度方法。建立了实时可分性负载调度的最优化模型,即在满足实时任务截止期限的约束条件下,使系统计算资源消耗最小化;根据可分性负载调度的最优性原理,分析了网络中处理器负载分配的最优次序以及参与计算的处理器数目;在此基础上提出一种实时可分性负载调度算法并给出了算法的实现流程,该算法能够利用网络中最少的处理器数目,保证实时任务在其截止期限之前计算完成。理论分析和仿真测试都验证了所提出算法的有效性。     

RTAI实时调度器的优化与实现

在实时系统中,任务调度策略是内核设计的关键部分,如何进行任务调度,保证各个任务能在其期限之内完成是实时操作系统研究的一个重要领域。针对RTAI—LINUX调度器在系统负载较重或过载时调度性能急剧下降的缺点,笔者将一种改进的最小空闲时间优先算法引入到RTAI调度器中,对其进行了优化,实现了静态优先级结合动态优先级调度的调度器。对改进后的调度器调度时延和对调度器调度算法的仿真进行了测试,取得了较好的调度性能。     

云数据中心面向实时任务的节能调度算法

针对云计算环境下的独立实时任务的节能调度问题进行了研究,设计了一种基于松弛时间的任务调度算法,该算法由实时任务的分配、虚拟机资源的动态扩展以及虚拟机的动态整合3个部分组成,通过计算任务的松弛时间保证任务在截止期限内完成,保证任务的时效性. 同时提出了一种基于多阈值的虚拟机整合策略,以平衡系统负载并降低系统完成任务集合的能耗. 实验表明,与其他算法相比,该算法在保证了任务能够按时完成的基础上,有效降低了系统的整体能耗.     

基于非精确计算的实时任务检查点设置策略

实时系统要求每个任务必须在其截止时间内产生逻辑正确的结果，然而，由于故障的存在使得系统无法保证所有任务都能满足这一条件，因此，适当降低实时任务的精确度以及提供优化有效的容错方法变得至关重要．文章基于非精确计算理论提出了一种检查点设置策略IC—CPS，该策略面向多任务的实时系统，可以提供容错能力和确定性实时保证．数值测试证明IC—CPS不仅提高了系统的容错能力，扩大了检查点策略的应用范围，使得实时任务能够在按时完成的前提下容忍更多的错误，而且还降低了系统因为设置检查点所产生的开销．     

DAG任务模型的粒子群优化调度算法

在并行多处理器系统中,通常用有向无环图(DAG)表示任务之间的依赖关系.为了提高该任务模型调度算法的性能,基于粒子群优化算法,提出一种新的调度算法.算法将任务高度和粒子位置作为任务优先级,使用表调度策略生成有效的调度方案,在满足任务间依赖关系的条件下,使所有任务的完成时间最小.仿真实验结果表明,与遗传算法相比,所提出的算法提高了解的质量和收敛速度,特别适合于规模较大的多处理器任务调度.     

实时多任务系统的超时故障分析

以强实时多任务系统中的静态优先数调度算法为基础,结合系统中除任务运行时间外的其他时间开销如任务同步、中断处理等,定量分析实时系统中的各种时间参数对任务截止时间的影响,提出了计算任务是否发生超时的方法,并将任务超时作为一种时间故障,得出系统发生超时故障的概率,为评价实时特性提供了一种量化手段。