基于可信执行环境的嵌入式双操作系统架构研究

针对嵌入式系统对功能性与实时性的需求,提出一种双操作系统架构。基于ARM TrustZone提供的可信执行环境,构建双操作系统架构,实现通用操作系统(GPOS)与实时操作系统(RTOS)同时运行。将嵌入式系统中的任务划分为实时任务与非实时任务,使实时任务在RTOS中运行,非实时任务在GPOS中运行。在物理开发板上实现原型系统,并使用实时性测试工具对该系统进行性能评估。结果表明,该架构在提供GPOS功能性的基础上,保证了系统的实时性。     

基于移动Agent的分布式测控系统任务调度研究

动态任务调度是分布式测控系统中的一项关键技术。基于移动Agent提出了一种新的分布式测控系统动态任务调度算法。算法采用IBM Aglets系统设计和执行移动Agent,利用移动Agent-Aglet在系统运行过程中动态迁移任务,从而有效地提高了系统效率,实现了负载均衡的目标。详细介绍了任务迁移的实现及Aglet通信机制。     

基于Forth虚拟机的嵌入式多核任务调度研究

由于传统多核任务调度系统对于突发事件的处理,都是基于CPU进行调度的,严重影响了操作系统中任务切换的实时性.于是提出一种基于Forth虚拟机架构的嵌入式多核任务调度系统.为了保证Forth操作系统兼容轮询调度,根据突发事件创建中断任务,并与相应的任务执行程序建立连接.依据中断、终端和后台三种任务间的关联构建循环链表.最后,当突发事件触发中断任务就绪后,Forth系统将调度中断任务去执行突发事件,当中断任务程序运行完毕后,系统继续执行当前任务,执行到原语pause时,当前任务的用户变量将寻找下一任务的TCB首地址,直到所有任务执行完毕.实验结果表明,改进后的Forth虚拟机操作系统响应速度良好,不受任务数量影响,且系统等待时间明显降低,说明所设计的Forth虚拟机操作系统具有良好的多核任务调度性能.     

嵌入式Linux在数字信号处理系统中的应用研究

结合数字信号处理芯片ADSP-BF561的硬件特性对其上运行的嵌入式Linux系统进行了改进.原有系统在具有双核结构的处理器ADSP-BF561上运行Linux2.6嵌入式操作系统,但系统运行效率低下,不能满足网络多媒体电话应用的实时需求.通过设计合适的系统引导模式、多种程序混合执行模式、线程实现方案、双核通讯方案,解决了嵌入式Linux系统及DSP算法的自动加载,不同编译器执行代码的混合运行,双核的同步与数据传输等问题,实现了嵌入式Linux系统在ADSP-BF561芯片上的高效运行,满足了实时应用需求.     

一种嵌入式处理器上的HOS设计

在嵌入式处理器上提出一种基于硬件操作系统(HOS)的设计结构,将以往依靠操作系统复杂软件代码实现的系统调度、控制等处理过程通过可编程微码执行方式由处理器硬件执行。通过在51处理器内核的基础上添加任务调度等HOS设计,实现了一款针对家电嵌入式系统带有HOS支持的处理器。将该设计下载到FPGA芯片中替换空调控制器中的嵌入式处理器,测试结果表明,与原系统相比较,该处理器执行效率更高。     

基于公平调度算法的分布式系统负载均衡研究

负载均衡是提高分布式系统性能的重要技术,同时也是系统高可用性、可扩展性、冗余性的必然要求.针对分布式系统任务调度不均衡问题,在分析和建立系统仿真和任务调度模型的基础上,提出了一种基于公平指标的任务调度负载均衡算法,推导出在多节点条件下的任务分配方法,并在此模型下改进了基于公平指标的负载均衡算法.最后,在Linux平台下,进行了仿真实验和性能比较.实验结果表明,该算法是有效的,它可以有效地提高分布式系统的性能和效率.     

基于SMP的Linux系统并行性分析

分析了SMP的体系结构特征,Linux操作系统对SMP进程调度的实现和多线程机制对并行计算的支持,认为基于SMP的Linux系统能很好地缩短任务的执行周期,真正实现了系统的并行运行.     

基于嵌入式Linux的倒车影音系统设计

采用S3C2440微处理器为控制芯片,基于嵌入式Linux操作系统设计了一种安全可视化倒车系统。通过嵌入式Linux操作系统内核驱动USB摄像头实时地监控车后状况,通过超声波测距结果与阈值的比较来启动语音报警模块以提醒驾驶员注意。经实验验证,该系统运行稳定,采集的视频图像清楚且实时性高,能够满足可视化倒车的要求。     

一种面向多核系统的Linux任务调度算法

针对Linux任务调度算法在多核系统中交互性能差的问题,提出一种分组任务调度算法GFS。根据多核系统硬件特性,自动配置物理距离近的一组CPU共享一个任务运行队列,通过平衡组内CPU对任务运行队列的访问竞争与任务迁移的代价,实现组间任务运行队列的负载均衡,减少调度延迟。通过优先调度唤醒任务,加快多核系统中交互任务的响应速度。测试结果表明,在不同任务负载下,GFS能够明显降低交互任务的平均响应时间,从而有效提高多核系统交互应用的调度性能。     

基于放置代价的可重构系统任务统一调度算法

高效的任务调度算法对可重构系统的性能有极大的影响。针对目前可重构系统任务在线调度算法的不足,提出了一种基于放置代价的调度算法。该算法考虑了3种代价,分别为:硬件任务在FPGA上的执行时间、占用的FPGA面积以及FPGA的碎片情况,并且也考虑了软硬件任务的统一调度。在调度过程中,当代价超过设定的阈值时,就拒绝其在FPGA上运行,并由CPU执行其软实现。通过合理地拒绝一些代价较大的任务,能够从整体上提高任务调度成功率。实验表明,同已有算法相比,该算法能够获得更高的任务截止保证率。     

UC／OS-II操作系统内核的改进

UC／OS—II是一种针对嵌入式设计的实时多任务操作系统，采用基于优先级的占先式任务调度算法，虽然效率高但比较单调。在实现TCP/IP协议中，这种内核调度方法对Intemet服务进程显得不适应。本文分析了UC／OS—II和Linux操作系统内核任务调度算法，在此基础上提出了一种改进UC／OS-II内核的方法，使其更适合于在嵌入式中实现Intemet服务。     

嵌入式Forth虚拟机架构的多任务调度算法设计与实现

针对嵌入式应用领域对操作系统在重构、扩展、移植、交互、安全、高效等方面日趋苛刻的现实需求及Forth系统所固有的特性,采用Forth虚拟机技术,对基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统关键技术进行探索,提出一种具有良好扩展和移植特性、高效精简的基于Forth虚拟机架构的嵌入式多任务操作系统调度算法。该算法采用了以Forth虚拟机指令同步的协同式多任务调度机制,缩短了任务切换时间,将上下文切换操作简化为只需保存数据堆栈指针。实验结果表明,基于Forth虚拟机架构的多任务调度算法发挥了Forth系统所固有的特性,针对特定应用,提高了效率,适合资源有限的嵌入式环境。     

基于Linux任务优先级的实时性改进的研究

针对嵌入式系统对嵌入式操作系统的要求,本文分析了基于Linux任务优先级的调度策略中实时性能的不足,提出了一种嵌入式Linux任务调度模型,将任务的相对截止期和空闲时间这两个特征参数结合起来,综合设计任务的优先级,而且任务的优先级由相对截止期和空闲时间惟一确定,从而提高任务调度的成功率,增强了系统的实时性能。     

Linux中一种改进的实时调度算法及其应用

在实时操作系统中,调度算法起着关键性的作用,然而调度算法的开销与系统的调度性能之间经常是一对矛盾.就此问题,结合最新版Linux2.6内核任务调度的特点,提出了一种改进的最小裕度优先(LSF)算法.针对LSF算法中因任务间的频繁切换造成系统开销增大的缺点,通过采用适当的抢占阚值策略减少"颠簸"现象,提高了Linux2.6内核的实时性.     

基于综合优先级的并行测试调度算法设计及实现

根据并行测试实际运行环境对多测试调度策略效率的要求,借鉴实时系统调度算法研究的相关成果,提出基于综合优先级的并行测试调度算法;算法结合并行测试,尤其是导弹测试特点,综合考虑测试任务的相对截止期和空闲时间两个特征参数,讨论了测试任务综合优先级的设计方法,给出了算法实现,并对算法的性能进行了分析;该算法无须预先确定测试任务参数的典型值,可以弥补TestStand的局限性.     

基于OSEK标准任务调度算法的改进

基于OSEK标准的嵌入式操作系统在实时性和可靠性等方面有很高的要求,任务调度算法的好坏以及执行效率直接关系到操作系统的可靠性和实时性。通过分析OSEK标准的任务调度机制,针对其调度机制中优先级较低的任务长期不能执行等问题,提出一种补偿调度算法,在设定时间内对较低优先级任务进行补偿调度。实验验证该方法可行。     

网络管理中多agent的半在线调度算法

多agent调度算法在基于多agent的网络管理中对任务执行效率起着至关重要的作用.现有的多agent调度算法由于缺乏考虑任务间的依赖关系,使得面对复杂任务系统时会产生大量的网络负载和等待时间.为此,在建立一个适合网络管理任务特点的多agent调度框架的基础上,提出了一种基于任务依赖关系的多agent半在线调度算法.理论分析和测试结果表明,这种半在线调度算法优于已有的全在线调度算法,其性能更接近离线最优调度算法,从而为网络管理任务中多agent的动态调度提供了一种新的途径.     

System level fixed priority energy management algorithm for embedded real time application

Dynamic power management (DPM) and dynamic voltage scaling (DVS) are crucial techniques to reduce the energy consumption in embedded real-time systems. Many previous studies have focused on the energy consumption of the processor or I/O devices. In this paper, we focus on the problem of energy management integrating DVS and DPM techniques for periodic embedded real-time applications with rate monotonic (RM) policy and present a system level fixed priority energy-efficient scheduling (SLFPEES) algorithm. The SLFPEES algorithm consists of I/O device scheduling and job scheduling. I/O device scheduling is based on the dynamic power management with rate monotonic (DPM-RM) policy which puts devices into the sleep state when the idle interval is larger than devices break even time. Job scheduling is based on the RM policy and uses stack resource protocol (SRP) to guarantee exclusive access to the shared resources. For energy efficiency, the SLFPEES algorithm schedules the task with a lower speed and a higher speed. The experimental result shows that the SLFPEES algorithm can yield significantly energy savings with respect to the existing techniques.     

一种提高构件化嵌入式操作系统性能的方案

本文分析了现有构件化嵌入式操作系统所用调度算法存在的缺点,提出抢占阈值调度算法是更为合适的算法。通过仿真实验比较抢占阈值调度算法、非抢占式调度算法和FIFO(First-In-First-Out)调度算法的性能,证明了上述结论。通过分析现有嵌入式系统构件模型的特点,提出了一种构件模型以及将构件映射成任务的方式,还提出了一种设计方法。整个方案能提高构件化嵌入式操作系统的性能。     

嵌入式操作系统混合任务调度技术与策略研究

针对当前嵌入式系统中时间触发与事件触发混合任务的特点,以μC/OS-II操作系统架构为基础,设计了一种能够同时支持时间触发与事件触发的混合操作系统内核架构。该架构符合OSEK/VDX标准,具有良好的可移植性。针对混合任务调度问题,提出了一种静态周期性可抢占式混合任务调度策略,该策略同时支持中断级与任务级的任务切换,并采用EDF（最早截止时间优先）算法对被抢占的时间触发任务进行恢复,相比OSEKtime OS只能在中断级进行任务切换以及FIFO（先进先出）恢复算法,能够提高系统资源利用率,并最大限度保证任务实时性。实验分析结果表明,所设计的混合操作系统架构移植方便,所提出的混合任务调度策略可行有效,调度过程具有良好的可预测性。