基于path RTL的弱硬实时系统

弱硬实时系统是实时系统中的一个重要研究领域.经典弱硬实时系统以任务流中任务满足或错过的个数来约束系统性能,存在着无法准确表达系统实时特性的不足,以及弱硬实时的可靠性无法证明的缺陷.通过提出弹性截止期的概念,定义基于path RTL的弱硬实时系统,有效解决了经典弱硬实时系统可靠性无法证明的难题;实现了弱硬实时系统的约束由时间特性来表达的目标;对于新兴出现的弱硬实时应用提供了完整的解决方案;同时也对经典弱硬实时系统提出了规约算法,以充分利用经典弱硬实时系统在约束规范、调度算法等方面已有研究成果.通过比较,path RTL弱硬实时系统在系统完整性、系统可靠性和应用领域等方面,比经典弱硬实时系统具有优势.     

一种弱硬实时约束规范

当弱硬实时系统约束规范中μ-patterns首个字符为0时,弱硬实时约束规范 就失去作用。针对该问题,通过改变截止期满足率的计算方法,提出一个弱硬实时约束规范 ,在保持 优点的同时,扩大了其使用范围,并通过偏序证明来保证其优良 性能。     

弱硬实时系统约束规范

从弱硬实时系统定义出发,概述现有弱硬实时约束规范及其相互关系,提出了一种约束规范(m,p),与已有的约束规范作了严格性强弱的比较,并给予了证明;同时修正了Bernat提出的一个约束强弱比较的定理.     

一种弱硬实时约束规范(-m,P1)

当弱硬实时系统约束规范中μ-patterns首个字符为0时,弱硬实时约束规范(-m,P)就失去作用.针对该问题,通过改变截止期满足率的计算方法,提出一个弱硬实时约束规范(-m,P1),在保持(-m,p)优点的同时,扩大了其使用范围,并通过偏序证明来保证其优良性能.     

(m-,P1)约束规范的动态调度算法研究

(m,p1)有效解决了μ-pattern中第一个数字为0时部分约束规范失效的问题。在弱硬实时调度算法研究的基础上,针对(m,p1)约束规范,提出了一个动态弱硬实时调度算法,分析与仿真结果表明,算法效果良好。     

（m，p1）约束规范的动态调度算法研究

（m,p¹）有效解决了µ-pattern中第一个数字为0时部分约束规范失效的问题。在弱硬实时调度算法研究的基础上,针对（m,p¹）约束规范,提出了一个动态弱硬实时调度算法,分析与仿真结果表明,算法效果良好。     

一种实时系统时间约束验证方法研究

目前,能够对汽车电子领域中复杂嵌入式系统安全关键软件功能模和时间约束分析的方法尚在研究中,而这些系统作为实时控制系统,应该确保其具有准确的、可分析的时间行为。时钟约束规范语言CCSL是实时系统的标准描述语言中描述时钟约束的规范语言。采用CCSL规范表达式描述实时系统时间约束;设计了CCSL基本元素到时间自动机基本元素的转换规则;使用时间自用机验证工具UPPAAL对转换得到的自动机模型进行验证分析,验证实时系统是否满足相应的时间约束。     

带数据约束实时系统的模型检测

带数据约束的实时系统是指一种既带有时间约束又带有数据变量约束的计算系统。目前将离散数据约束和连续时间约束统一在一个模型中的规范及验证研究较少。文中提出了一种既带有连续数据约束又带有离散数据约束的规范——基于连续时间的ZIA规范,并给出它的时序逻辑。MARTE是UML在嵌入式实时系统领域的建模规范,在工业界的应用非常广泛,但是目前对其模型检测的研究较少。在MARTE的基础上扩展Z,提出了Z-MARTE,并将Z-MARTE转换为基于连续时间的ZIA模型,在实现对连续时间ZIA模型检测的同时,也实现了对Z-MARTE的模型检测。最后通过一个实例进行验证,说明此方法可行有效。     

基于能量消耗模型的WSN动态电压调节算法

为了降低WSN中弱硬实时系统的能量消耗,应用离散事件系统（DES）框架中的优化原理,建立数学模型,得到了能量消耗的目标函数,为了最小化目标函数,利用线性规划方法进行求解,得到一种可扩展的低复杂度算法来进行动态电压调节（DVS）。并对算法进行了模型实例计算,结果表明,优化的DVS算法能在满足弱硬实时系统时限要求的基础上更大程度节省节点能量。     

问与答

28问:实时系统与实时操作系统有何关系? 答:实时系统(real-time system)就是有一定时间约束的计算机系统,它可以部分地从及时完成计算或判断的能力来辨别。实时系统有完成的明确期限,对实际应用来说,一个延期的反应就像一个错误的结果一样糟糕。在更严格的情况下,很可能这个时间期限是“硬性”要求的,也就是说,这个系统是“硬”实时系统。和它对应的就有“软”     

基于至少连续满足弱硬实时限制的调度算法

对至少连续满足弱硬实时限制的性质进行了扩充，提出并证明了任务不满足子序列长度与任务连续满足的截止期限数之间的关系.在此基础上提出了改进的弱硬实时限制调度算法：MRA．MRA用于在弱硬实时系统中保证任务满足至少连续满足限制，是一种高效、易于实现的调度算法,仿真实验的结果表明，MRA调度算法在提高任务对限制的满足率和保证任务实时性方面优于同类算法．     

（p，k）约束流的可扩展性和QoS保证

在弱硬实时应用中,（p,k）约束可以提供更精细的QoS保证。为了提高（p,k）约束流的可扩展性,本文通过分析（p,k）约束,给出其分类依据,提出了相应的静态和动 态分类选择算法。实验结果表明,分类选择算法能够在性能和开销之间提供适当的折衷。     

Linux核心调度机制的实时改造及应用研究

针对网络多媒体系统的实时应用需求，本文对Linux2．4核心的调度机制进行了改造。通过将弱硬实时调度算法、挪用调度算法、反馈调度算法继承到Linux核心调度机制中，提高了核心的实时性能；最后通过实际应用检验了改造后的Linux系统在处理网络多媒体数据时的实时性能。     

一种帧间相关的弱硬实时系统的分析与研究

随着嵌入式系统的发展，实时操作系统越来越受到人们的重视，实时操作系统的一个关键问题是实时调度问题，在研究弱硬实时系统的基础上提出了一种受弱硬实时限制的帧间相关周期模型．首先对该模型的调度性进行了分析与研究，得出了一些结论，然后提出了相应的基于双距离的优先级调度算法，该算法充分利用了帧间相关的特点来提高实时任务的可调度性，最后进行了总结与展望．     

Requirements specification of real-time systems: temporal parameters and timing-constraints

The development of high-quality real-time systems depends on their correct requirements specification, which includes the analysis and specification of timing issues. This paper focuses on requirements specification of real-time systems, presenting a set of temporal parameters and timing-constraints related to the execution of systems processes. Timing-constraints are expressed by formulas, being useful for defining, representing, and validating the system temporal behavior, particularly in hard real-time systems specifications. The primary contribution over previous studies is the proposal of a more generic and complete set of timing-constraints, applied to the area of requirements engineering for real-time systems, which has not been sufficiently explored.     

基于裁剪的弱硬实时调度算法

针对当前弱硬实时调度算法无法保证超过窗口长度的执行序列的满足率达到一定比例的问题,基于(m~-,p)弱硬实时约束,提出了一种基于裁剪的调度算法(cut-down based scheduling,简称CDBS).由于判断(m~-,p)约束是否满足需要遍历任务的整个执行序列,因此判断复杂度很大.为此,提出一种高效的裁剪执行序列的算法,同时证明其正确性,并利用适当的数据结构,使得计算复杂度与序列长度无关,通过实验说明其降低计算复杂度的有效性.进一步与其他经典实时调度算法(EDF(earliest deadline first),DBP(distance-based priority),DWCS(dynamic window constraint schedule))进行比较,验证该算法与其他算法具有相当的性能.     

带数据约束的概率实时系统的验证

带数据约束的概率实时系统是指一种既带有概率时间约束又带有数据变量约束的计算系统。目前将离散数据约束和连续时间约束统一在一个概率模型中的规范及验证研究较少。提出了一种既带有连续数据约束又带有离散数据约束的规范——基于连续时间的概率ZIA规范,并给出了它的时序逻辑。对于CTL和PCTL而言,尽管这些逻辑很强大,但是只能反映时序性质,因此提出一个新的形式化语言CTML来表达度量性质查询,同时保留表达时序性质的能力并给出概率ZIA规范的验证算法。