RM及其扩展可调度性判定算法性能分析

可调度性判定是实时调度算法的关键问题·单调速率算法RM(ratemonotonic)及其扩展是应用广泛的实时调度算法,大量文献讨论了实时任务在这些算法下的可调度性判定,给出了相应的判定算法·但迄今为止,对这些判定算法的性能分析都是理论上的定性分析或者只是少数几种判定算法之间的简单比较,这不利于实时系统的开发·归纳了RM及其扩展的可调度性判定算法,通过测试平台,系统地测试和分析了各算法的性能和适用场合,讨论了各种条件和实现方式对算法性能和可调度性的影响·     

基于单调速率的可调度性判定改进算法

在单调速率调度策略的基础上,提出一种改进的任务集可调度性判定算法。该算法通过设定时钟变量模拟调度过程中的系统时钟,在时钟变量值增长过程中,根据任务优先级从高到低的顺序,分析各个任务的截止时间限的满足情况,判定任务的可调度性,从而确定任务集的可调度性。通过实例分析及与现有判定方法的比较,验证了该算法的正确性和高效性。     

基于RMS调度周期、非周期混合任务集的一种新方法*

提出了一种利用速率单调（RMS）算法确定计算机实时系统中整个任务集优先级的新方法。该方法利用数理统计的规律克服了普通RMS算法只能对系统中周期任务进行有效调度而不能对系统中的非周期任务进行有效调度的局限,扩大了RMS算法的适用范围,简化了非周期任务的处理过程,减小了系统开销。利用该方法在先进飞机电气综合控制与管理系统中进行了整个任务集的可调度性测试、验证,并给出了任务集的实际调度的验证实例。     

现场级硬实时网络在线调度

通过对主要周期和非周期硬实时调度算法的深入研究，提出了一种可用于调度链路数据包的在线硬实时调度系统(ARTCS)。该调度器基于单调比率调度算法：RM、风车调度算法Sr和轮询服务器调度算法，能快速判定可调度性，进而自动生成总线表，使调度算法将数据包作为周期数据包进行调度。ARTCS简单、易用，有效地利用了总线带宽。顺序执行总线表，不仅能保证硬实时的性能，而且避免了消息传输中的中断和阻塞，因而较好地满足了现场总线领域中硬实时通信系统的要求。     

基于μC/OS-Ⅱ的嵌入式BACnet网关实时调度策略研究

介绍了基于实时操作系统μC／OS—Ⅱ的嵌入式BACnet网关的实时调度策略．通过扩展速率单调（ERM）算法的可调度性判定，证明BACnet网关是可以采用ERM算法进行多任务实时调度的．对嵌入式BACnet网关的实际测试验证了ERM算法的可行性．     

一种改进的容错RM算法

嵌入式实时系统应用越来越广泛,而作为系统核心的调度算法的稳定,健壮和容错也成为日益增长的需求。Liu和Layland提出的经典单调速率算法(RM)并不带有容错功能。利用时域错误掩蔽法(TEM)对经典RM算法进行改进,提出RMF算法,该算法能在一个计划周期中对多个临时错误进行修正。在考虑最坏的两种错误分布情况下,分析RMF可调度性的充要条件并给出算法SCHEDULABLE-RMF检查RMF的可调度性。实验结果表明该算法在系统低负载的情况下能有效降低任务运行结果中的错误比例。     

混合实时事务的延期单调速率调度算法及其可调度性分析

对于含有实时和非实时两部分的混合实时应用，传统的单调速率调度算法(RM)已不再适用.为此，该文引入“混合实时事务”的概念，并针对这类事务提出一种延期单调速率调度算法(DRM)；着重分析了DRM算法对混合实时事务的可调度性；进行了实验测试与性能分析比较．结果表明，事务集中混合实时事务占的比例越高，混合事务中非实时子事务占的比例越大，该算法的CPU使用率阈值就越高，且在各种情况下，DRM算法与RM算法相比性能都更优，最低情况也与之一样．     

单调速率及其扩展算法的可调度性判定

任务可调度性判定是实时系统调度理论研究的核心问题.单调速率(RM)算法是实时调度的重要算法,自其提出以来已被广泛研究.然而到目前为止,尚缺乏专题性的文章来系统而深入地探讨RM及其扩展算法的可调度性判定,以及各种现实条件和实现方式(包括任务调度的时间开销和任务同步问题等)对可调度性的影响.围绕RM算法下的可调度性判定问题,由浅入深,系统性地讨论各种不同假设和实现方式对可调度性的影响,具体为下述3大类问题：（1）理想的RM算法下的可调度性判定的CPU利用率最小上界最小及可调度的充分必要条件;（2）考虑调度时间开销情况下的可调度性判定条件;（3）优先级反转协议及其对可调度性的影响.给除了具体实例来叙述上述问题,并从算法复杂度和可检测率两方面比较各种算法的优劣。     

基于RM与EDF的实时混合调度算法研究

通过对实时系统中静态调度算法RM和动态调度算法EDF的研究与分析,针对两种调度算法在实际应用中的问题,提出了一种基于阈值δ的混合调度算法,将RM与EDF调度算法相结合,并从数学角度描述了混合调度算法的可调度性与实时任务的周期、执行时间等属性之间的关系,给出了混合调度算法可调度性的充分必要条件。最后用实验验证了混合调度算法的有效性。     

不可抢占式EDF调度算法的可调度性分析

现有的不可抢占式EDF调度算法的可调度性分析判定条件限定实时任务的截止期必须等于其周期,限制了它的使用范围。论文突破这一限制,提出了更具一般性的可调度性分析判定充要条件。通过对可调度性判定充要条件的分析,提出了基于不可抢占式EDF调度算法的周期性实时系统可调度性分析算法。     

单调时限调度算法的可调度分析

单调时限调度通过定义Di≤Ti放宽了单调比率调度对被调度任务集的限制,使之更加近似于工程实际,但现有的单调时限调度的可调度分析的充分条件十分复杂。文章提出并证明了基于最小处理器利用率上限的单调时限调度的充分可调度条件,大大简化了单调时限调度的调度分析。     

Semaphore queue priority assignment for real-time multiprocessorsynchronization

Prior work on real time scheduling with global shared resources in multiprocessor systems assigns as much blocking as possible to the lowest priority tasks. We show that better schedulability can be achieved if global blocking is distributed according to the blocking tolerance of tasks rather than their execution priorities. We describe an algorithm that assigns global semaphore queue priorities according to blocking tolerance, and we present simulation results demonstrating the advantages of this approach with rate monotonic scheduling. Our simulations also show that a simple FIFO usually provides better real time schedulability with global semaphores than priority queues that use task execution priorities     

分布式网络化控制系统优化协同设计

网络化控制系统的性能不仅与控制器的设计有关还与网络QoS有密切的联系;针对基于CAN总线协议的多闭环控制系统共享网络带宽的控制与资源调度协同设计问题,首先给出连续控制系统性能指标与传输延迟、采样周期的近似线性关系,然后以此为目标函数,以不可抢占RM可调度性和控制系统稳定性为约束条件,分配网络带宽,使控制系统整体性能最优,并对得到的传输周期进行谐调化处理,提高网络利用率;采用资源预留方法在不影响周期数据实时性的前提下,保证非周期数据的平均响应时间;最后将协调设计结果应用于某基于CANopen协议的分布式控制实验系统,控制3组倒立摆,通过研究脉冲响应并已有的调度策略比较说明了所提出策略可以有效提高控制系统性能及带宽利用率.     

CAN型网络化控制系统的混合带宽优化

A hybrid bandwidth scheduling scheme is proposed to improve the quality of service and the bandwidth utilization for the CAN-based networked control systems. It combines rate monotonic and improved round-robin scheme for both the real-time and non-real-time data. Moreover, considering the constraints of control performance and network schedulability, a heuristic branch and bound genetic algorithm (GA) algorithm is presented for the control data to minimize their bandwidth occupancy and the jitter caused by improper scheduling. The residual bandwidth is allocated to non-real-time data by the proposed scale round-robin scheme such that their network loads are balanced.     

一种无抖动的分布式多媒体任务调度算法

在分布式多媒体系统中,资源的管理和分配算法是保证应用的服务质量（ＱｏＳ）的关键问题,而资源管理中,ＱｏＳ协商和确认都和多媒体任务调芳算法有关,任务调度算法是资源管理的重要内容。现有的调度算法ＥＤＦ,ＲＭ,ＤＳｒ适用在分布式多媒体系统中,有局限性。本文基于风车调度模型,提出了一种无抖动调度的逐步消除候选项的并行算法ＤＭＳｒ,能达到分布系统中多媒体任务周期调度的无抖动特点,并讨论了算法的计算复杂度,证     

基于命题投影时序逻辑的单调速率调度算法模型检测

提出了基于命题投影时序逻辑(propositional projection temporal logic,简称PPTL)的单调速率调度(rate monotonic scheduling,简称RMS)模型检测方法.该方法使用SPIN模型检测器的系统建模语言PROMELA为任务调度系统建模,使用PPTL描述系统期望的性质,通过SPIN验证系统模型是否满足性质,从而得知一个任务组在RMS下是否可调度.同时,RMS算法控制下的任务调度系统的其他性质也可以得到验证.     

Genetic algorithm-based neural fuzzy decision tree for mixed scheduling in ATM networks

Future broadband integrated services networks based on asynchronous transfer mode (ATM) technology are expected to support multiple types of multimedia information with diverse statistical characteristics and quality of service (QoS) requirements. To meet these requirements, efficient scheduling methods are important for traffic control in ATM networks. Among general scheduling schemes, the rate monotonic algorithm is simple enough to be used in high-speed networks, but does not attain the high system utilization of the deadline driven algorithm. However, the deadline driven scheme is computationally complex and hard to implement in hardware. The mixed scheduling algorithm is a combination of the rate monotonic algorithm and the deadline driven algorithm; thus it can provide most of the benefits of these two algorithms. In this paper, we use the mixed scheduling algorithm to achieve high system utilization under the hardware constraint. Because there is no analytic method for schedulability testing of mixed scheduling, we propose a genetic algorithm-based neural fuzzy decision tree (GANFDT) to realize it in a real-time environment. The GANFDT combines a GA and a neural fuzzy network into a binary classification tree. This approach also exploits the power of the classification tree. Simulation results show that the GANFDT provides an efficient way of carrying out mixed scheduling in ATM networks.     

Minimum and maximum utilization bounds for multiprocessor rate monotonic scheduling

The utilization bound for real-time rate monotonic (RM) scheduling on uniprocessors is extended to multiprocessors with partitioning-based scheduling. This allows fast schedulability tests to be performed on multiprocessors and quantifies the influence of key parameters, such as the number of processors and task sizes on the schedulability of the system. The multiprocessor utilization bound is a function of the allocation algorithm, so among all the allocation algorithms there exists at least one allocation algorithm providing the minimum multiprocessor utilization bound, and one allocation algorithm providing the maximum multiprocessor utilization bound. We prove that the multiprocessor utilization bound associated with the allocation heuristic worst fit (WF) coincides with that minimum if we use Liu and Layland's bound (LLB) as the uniprocessor schedulability condition. In addition, we present a class of allocation algorithms sharing the same multiprocessor utilization bound which coincides with the aforementioned maximum using LLB. The heuristics first fit decreasing (FFD) and best fit decreasing (BFD) belong to this class. Thus, not even an optimal allocation algorithm can guarantee a higher multiprocessor utilization bound than that of FFD and BFD using LLB. Finally, the pessimism of the multiprocessor utilization bounds is estimated through extensive simulations.