多处理器固定优先级算法的可调度性分析

针对多处理器实时调度中的固定优先级(FP)调度算法,提出了一种改进的可调度性判定方法。引入Baruah的最早截止期优先(EDF)窗口分析框架,将高优先级任务带入作业的最大数量限定为m-1(m为处理器个数),进而对任务的干涉上界进行重新界定,并由此得到一个更加紧密的可调度性判定充分条件。仿真实验结果表明,该方法增加了通过判定任务集的数量,体现出更优的可调度判定性能。     

多处理器EPDFPfair算法的可调度性判定

针对多处理器实时调度中的最早伪时限优先(EPDF)Pfair算法,分析了EPDF算法在M个处理器平台上的可调度利用率约束,根据基于利用率的充分可调度性判定,提出了一种改进的可调度性判定方法。这种方法可以得到更多的可调度任务集,从而使得满足判定的强实时系统和使用tie-breaking规则困难的动态任务系统的调度有较小的开销。实验结果表明,改进的可调度性判定方法增加了判为可调度的任务集数量,具有较好的性能。     

EDF调度算法可调度性分析方法的改进研究

任务集的可调度性分析是实时系统研究和应用的关键问题。针对抢占式与不可抢占式EDF(earliest deadline first)调度算法, 分别给出了实时任务集新的可调度性测试条件, 针对任务集为可调度时可以实现快速判定。通过与已有的EDF算法的可调度性判定充要条件相结合, 提出了改进的抢占式与不可抢占式EDF算法的可调度性分析方法。仿真实验表明, 相对现有EDF算法的可调度性分析方法, 所提出的方法能有效提高算法性能。     

基于负载计算的多处理器全局EDF判定方法

在多处理器实时调度过程中,干涉上界的取值对于可调度性判定的性能具有较大影响。为此,针对实时系统的最早截止期优先调度算法,引入任务松弛的有关概念,提出一种基于负载计算的可调度性判定方法。通过减小问题区间内带入作业的工作负载取值,增加任务集通过可调度性判定的可能。实验结果表明,随着处理器数量的增加,该判定方法较传统方法有5%~10%的性能提升。     

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。     

基于周期虚拟缩减的实时任务调度和分析方法

针对航天器等安全关键系统中实时任务调度和可调度性分析的实际问题, 提出基于任务周期虚拟缩减的可调度性判定方法, 构建SHT (strong-hard task)任务模型对强硬实时任务进行精确描述, 并根据任务时间特性分配优先级. 虚拟化所有强实时任务为一个硬实时任务, 对此硬实时任务周期虚拟缩减并计算出其最差虚拟执行时间, 然后按RMS可调度性判定公式判定. 给出了判定方法的严格证明, 可对包含n个SHT任务的任务集进行快速可调度性判定, 此算法时间复杂度仅为O(n²). 在我国空间站计算机进行了对比验证, 实验表明判定效率优于现有可调度性判定方法, 平均运行时间开销降低了41.8%, 可调度率提高了5.7%.     

全局EDZL实时调度算法的可调度性判定

可调度性判定就是离线验证实时系统中所有任务是否可调度。通过可调度性判定,能够更好地保证实时系统的可靠性。有多种分析方法可用于可调度性判定,得到的结果有所不同。通过分析在多处理器实时系统中全局EDZL算法的任务需求,考虑带入作业和带出作业对处理器资源的需求。引入最大连续忙区间的概念,以确定带入作业的最大个数,得到了多处理器实时系统中全局EDZL算法的可调度性判定算法。实验结果说明了这种方法提高了通过可调度性判定的任务数量,是一种更紧密的可调度性判断方法。     

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。     

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·     

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。     

复杂实时系统可调度性判定工具的研究与实现

针对包含多处理器、多分区结构的复杂实时系统存在的可调度性判定问题,提出一种基于仿真方法的任务集可调度性判定工具。通过设定时钟变量模拟任务调度过程,依据纯周期任务集的特性确定仿真区间,调用优化的判定算法,判定任务集的可调度性。测试结果及实例分析表明,该工具能自动、准确、快速地判定任务集的可调度性,并以甘特图的方式绘制任务调度过程,较现有工具更为高效、直观。     

经典RM调度算法在无人机发动机试车台软件开发中的应用

现代无人机发动机测试项目多、实时性要求高,早期的基于非实时的片上系统不能很好地满足测试要求。本文以某型无人机发动机试车台软件系统实际开发为例,在软件开发中引入了经典RM调度算法,分析了经典RM算法的可调度性判定法则,描述了片上系统任务集设计过程,进行了RM可调度性理论判定。通过对任务集的实际可调度性测试表明：硬件利用率最大可达到93．8％,达到设计指标要求;系统运行稳定可靠,并取得预期效果。     

基于双曲线边界的多处理器实时任务可调度性判定

Lopez等学者求解出基于单调速率算法和首次适应分派策略的多处理器实时任务可调度性判定边界.该边界在所有O(m)复杂度的判定边界中是最优的.基于Bini等学者针对单处理器提出的双曲线可调度性判定方法,给出了一种多处理器实时任务可调度性判定边界.新边界在相当数量的利用率分布下明显优于已有边界.新边界与已有边界具有相容性,所以虽然新边界无法在所有情况下超越已有边界,但在实际应用中可联合两种边界进行判定,在不增加计算复杂度的同时全面提高可调度任务集的数量.     

分布式控制系统中多种混合任务的容错调度

分布式控制系统中存在有强实时、软实时和非实时等多种实时性的任务,其中强实时任务必须在其时限前完成,否则会出现灾难性后果,因此必须为分布式控制系统提供一定的容错能力。首先给出了用于调度多种实时性任务的单处理器调度算法——双优先级队列调度算法,并分析算法的可调度性条件。针对分布式控制系统,考虑基版本与副版本的执行时间不同时,结合版本复制技术和单处理器调度算法提出了一种新的容错调度算法。分析了算法的可调度行,给出了可任务集的可调度条件判断方法和基版本任务时限的设置方法。在此基础上,采用启发式静态任务分配算法,保证各处理器的负载均衡。本算法在保证任务容错可调度的条件下,可提高系统中各处理器的利用率,仿真结果表明该算法是有效的。     

一种改进的RM可调度性判定算法

固定优先级任务可调度性判定是实时系统调度理论研究的核心问题之一.目前已有的各种判定方法可归结为两大类:多项式时间调度判定和确切性判定.多项式时间调度判定通常采用调度充分条件来进行,为此,许多理想条件下基于RM(rate monotonic)调度算法的CPU利用率最小上界被提了出来.确切性判定利用RM调度的充要条件,保证任何任务集均可被判定,并且判定结果是确切的.但是由于时间复杂度较差,确切性判定方法难以实现在线分析.提出了一种改进的RM可调度性判定方法(improved schedulability test algorithm,简称ISTA).首先介绍了任务调度空间这一概念,并提出了二叉树表示,然后进一步提出了相关的剪枝理论.在此基础上,研究了任务之间可调度性的相关性及其对判定任务集可调度性的影响,提出并证明了相关的定理.最后基于提出的定理,给出了一种改进的伪多项式时间可调度性判定算法,并与已有的判定方法进行了比较.仿真结果表明,该算法平均性能作为任务集内任务个数的函数具有显著提高.     

基于EDF调度策略的端到端实时系统可调度性分析算法

端到端实时任务调度模型可用于描述许多分布式实时系统.提出一种基于EDF调度策略的端到端实时任务调度模型,给出了端到端实时系统的可调度性判定条件,并提出其可调度性分析算法,该可调度性判定条件及可调度性分析算法适用于采用非连续工作型同步协议和连续工作型同步协议控制下的端到端实时系统.与固定优先级的端到端实时任务调度模型及其算法相比,基于EDF调度策略的端到端实时任务调度模型和算法更加简单和易于实现,仿真结果也表明具有较高的性能.     

SET-MRTS：一种多处理器实时系统可调度性实验平台

近年来,随着实时调度研究的快速发展,可调度性实验的复杂性随之增加,然而,由于缺乏标准化、模块化的可调度性实验工具,研究者往往需要耗费大量时间进行实验;此外,由于实验源码不能公开获得,使得实验结果难以验证,实验代码难以重用与扩展。针对可调度性实验重复工作量大、难以验证的问题,提出一种可调度性实验基础框架。该框架通过随机分布产生任务系统集合,并测试其可调度性,基于该框架设计并实现了一个新的可调度性实验开源平台——SET-MRTS。该平台采用模块化架构设计了任务模块、处理器模块、共享资源模块、算法库、配置解析模块以及输出模块。实验结果表明,SET-MRTS支持单/多处理器实时调度算法和实时同步协议分析,能够正确地进行可调度性对比实验,输出直观的实验结果,并且支持算法库的扩充,与算法库中已实现的算法进行对比实验,具有良好的兼容性与可扩展性。SET-MRTS是第一个支持完整实验流程,包括算法实现、参数配置、结果统计、图表绘制等的可调度性实验开源平台。     

EDF统一调度硬实时周期任务和偶发任务的可调度性判定算法

现有的硬实时周期任务和非周期任务的混合调度方法都没有保证非周期任务的实时性,所以不适合调度具有强实时要求的偶发任务.通过分析和计算EDF算法调度偶发任务所占用的空闲时间和挪用时间,以及调度后对空闲时间和最大可挪用时间的影响,提出一种采用EDF算法统一调度硬实时周期任务和偶发任务时的可调度性充分判定算法.最后用仿真实验得出了该算法在不同系统负载下的判定准确率和偶发任务的平均响应时间.     

一个改进的实时任务模型——周期多帧任务模型

实时系统在航空航天等重要部门的应用非常广泛,而且也极为关键。实时调度及其调度对象－－实时任务的研究是实时系统研究的重点之一。在研究周期任务的基础上,给出了一个改进的实时任务模型－－周期多 帧任务模型。证明了这种模型的可调度性优于周期任务模型,对此任务模型的DM算法的可调度性进行了分析,并给出了其算法实现。     

基于任务同步及节能的实时调度算法*

实时任务在实际应用中通常需要以独占方式访问共享资源, 但是由于资源的独占性导致高优先权任务运行时往往被低优先权任务阻塞, 从而产生优先权反转, 难以满足任务的实时性;同时当前处理器由于较高的能量消耗,导致处理器热量散发提高及系统可靠性降低, 已经成为目前计算机领域较为关心的问题.提出一种基于任务同步及节能的实时调度算法CSSFA,有效地解决了上述难题.CSSFA在满足任务实时可调度性及任务同步的条件下,固定临界区的运行速度,使更多的空闲时间用于非临界区部分,有效地降低了整体系统的能耗;同时也能避免高优先权任务被阻塞、临界区继承高优先权任务的速度时所造成的处理器电压开关的频繁切换, 因而能有效地降低实时任务调度的成本.试验测试表明,CSSFA在调度性能上明显优于目前所知的有效算法.