基于堆栈处理器的实时多任务调度机制研究与实现

针对堆栈处理器特殊架构,为提高实时性,引入多任务堆栈技术,采用Forth自生成器技术,提出一种基于堆栈处理器的抢占式与时间片轮转调度方法,实现了在Forth堆栈处理器中实时多任务的运行,弥补了Forth堆栈处理器在实时多任务操作系统方面的的不足.实验表明,与当前基于寄存器处理器的嵌入式Forth实时系统相比,本文方法在最大关中断时间、任务上下文切换时间和任务响应时间三项重要的实时任务性能指标方面,实时性能有明显提升,从而保证了Forth系统应用的高效性和安全性,满足人们对Forth堆栈处理器实时多任务操作系统方面的应用需求.     

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。     

嵌入式Forth操作系统实时调度算法研究

针对目前嵌入式Forth操作系统中缺乏实时调度机制的问题,对基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统中多任务调度的关键技术进行了研究。采用Forth虚拟机技术,新定义了一种中断任务类型来处理实时突发事件,并给出了一种新的任务调度算法来调度 Forth系统中终端任务、后台任务以及中断任务顺利运行。实验结果表明,改进后的 Forth 系统能够通过实时调度处理突发事件,并且实时响应度高,尤其适用于对实时性有要求的嵌入式环境中,以满足日趋复杂的嵌入式环境对高效操作系统和 Forth 技术的应用需求。     

μC/OS-Ⅱ的任务切换机理及中断调度优化

μC/OS-Ⅱ是一种适用于嵌入式系统的抢占式实时多任务操作系统,开放源代码,便于学习和使用。介绍μC/OS-Ⅱ在任务级和中断级的任务切换原理,以及这一操作系统基于嵌入式系统的对于中断的处理;相对于内存资源较少的单片机,着重讨论一种优化的实用堆栈格式和切换形式,以提高资源的利用率;结合MSP430单片机,做具体的分析。     

嵌入式Forth操作系统多任务空间复用算法

针对现有嵌入式Forth操作系统多任务空间无法复用且多任务管理仅支持任务创建的问题,提出一种基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统多任务空间复用算法。将任务控制块作为空闲任务映像分区链表头结点,利用任务控制块中的链接地址变量维护系统删除的后台任务映像,且仅需修改一个用户变量指针即可实现任务映像空间的回收和重分配。实验结果表明,该算法在保证Forth系统稳定及其固有特性的同时,提高了Forth系统内存资源利用率,适用于资源有限的嵌入式环境。     

基于Forth虚拟机的嵌入式多任务操作系统体系架构研究

面对越来越复杂的嵌入式应用需求以及当今嵌入式操作系统研究领域亟待解决的重构、移植、维护、可信、多核、众核等诸多难题,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虚拟机的嵌入式多任务操作系统体系架构。该架构采用分类存储映射、Forth向量定义和用户变量分离,实现了代码共享和多任务管理。实验结果表明,基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统在发挥Forth系统固有特性的同时,减少了资源占用,提高了系统的灵活性及运行效率。     

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.     

一种基于异构处理器的可动态布署设计与实现

针对卫星支持的多种生活服务需求实时切换、资源灵活智能调用需求,基于无线广域信号服务异构处理器,设计了一种即时高效、动态切换部署处理器功能的方案。通过对大资源FPGA及多片8核DSP多种功能定制结合动态部署设计,实现实时动态可重构处理器系统功能,将5种FPGA应用结合2种DSP应用程序动态组合,配合各功能任务架构需求重建控制、数据链路,完成多任务智能切换。     

μC/OS-II的任务切换机理及中断调度优化

μC／OS-II是一种适用于嵌入式系统的抢占式实时多任务操作系统，开放源代码，便于学习和使用。介绍μC／OS-II在任务级和中断级的任务切换原理，以及这一操作系统基于嵌入式系统的对于中断的处理；相对于内存资源较少的单片机，着重讨论一种优化的实用堆栈格式和切换形式，以提高资源的利用率；结合MSP430单片机，做具体的分析。     

面向BWDSP100数字信号处理器的操作系统内核原型设计

本文介绍了面向高性能数字信号处理器BWDSP100的操作系统内核原型。该原型系统包括任务管理、通信管理、内存管理、中断管理、时钟管理等5个主要功能,能够为多任务应用提供良好的运行环境,并且可有效提高DSP的使用效率。     

一种嵌入式实时多任务操作系统的研究与应用

论述了在空空导弹计算机上使用嵌入式实时多任务操作系统的必要性,介绍了RTXC实时多任务操作系统的特点:实时、多任务、面向目标设计、层次模块结构等.描述了RTXC的设计要点:多任务的调度、任务之间的数据传递、定时器管理和中断处理.最后,介绍了RTXC实时多任务操作系统在飞控计算机上的开发应用.     

基于Linux的多核实时任务调度算法改进

嵌入式实时系统通常被实现为多任务系统,以满足多个外部输入的响应时间的最后期限约束。Linux内核中已经实现了基于EDF(Earliest Deadline First)调度算法的DL调度器,使得实时任务能在截止期限内运行完成。但对于多核处理器,由于实时任务在EDF算法下会出现Dhall效应,论文对 Linux内核中实时任务调度算法进行了改进。在EDF算法的基础上,实现LLF(Least Laxity First)调度算法并对其加以改进,通过降低任务上下文切换频率以及减少松弛度的计算来减小调度过程中的颠簸现象。实验证明该方法既避免了Dhall效应,又减少了任务上下文切换带来的系统开销,并使得任务能在截止期限内完成调度,取得了较好的调度性能。     

基于VxWorks的多任务程序设计

VxWorks是一种嵌入式实时多任务操作系统,以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在航天、航空、通信等领域中。随着嵌入式系统功能的不断复杂和性能需求的不断提高,多任务程序的合理设计对嵌入式系统软件的稳定、可靠运行起着重要的作用。文中对VxWorks下的多任务调度机制进行分析,然后介绍多任务程序设计过程中任务优先级的设置、多任务间通信、中断处理等关键要点,结合FC通信的应用实例给出多任务程序设计的步骤和方法,在实际应用中验证了设计的合理性和可靠性,为基于VxWorks的多任务程序设计提供一定的参考。     

基于VxWorks的星务管理软件设计与在轨验证

结合天巡一号(NHTX-1)微小卫星的任务特点,介绍了基于VxWorks操作系统的实时多任务星务管理软件的设计步骤,重点描述了模块、任务分解,多任务优先级分配,中断设计,集中式相对程控技术,模式定义与模式切换等研究,并根据卫星在轨工作状态对星务管理软件的运行情况进行分析,结果表明该星务管理软件具有很高的安全可靠性,使卫星完成了预定任务.     

实现多任务系统的方法

多任务系统可分为串行多任务系统和并行多任务系统,串行多任务系统可以用连续顺序执行和按时间表间隙执行两种方法来实现。并行多任务系统实现的基本条件是中断,但是这对于复杂的并行多任务系统来说实现起来就比较困难,一般根据要求可用直接中断服务、中断标志、修改中断返回指针等方法来实现。     

动态调整时钟中断周期提高uC／OS—Ⅱ实时性能

μC／OS-Ⅱ是专为实时系统设计的多任务操作系统，尽管只支持64个任务，但是想要让多任务在单处理器上并发运行，同时又满足好的实时性能，也会有一些小问题。     

动态调整时钟中断周期提高μC/OS-II实时性能

μC/OS-II 是专为实时系统设计的多任务操作系统, 2 时钟中断周期动态调整法设计思想尽管只支持 6 4 个任务,但是想要让多任务在单处理器 先看图1 所示实例,T A S K 1 的优先级高于T A S K 2。上并发运行,同时又满足好的实时性能,也会有一些小 一开始,TASK1 首先运行,到 t 2 时,分时钟中断发生。问题。 时钟中断服务子程序判断在此时就绪队列中 T A S K 1 优1 μC/OS-II实时调度分析 先级最高,所以不进行任务切换,返回到TASK1,TASK2 依然处于就绪状态。在 t12　 和 t22 都要进行无用的时钟 事实…     

零星任务调度在多控制任务系统中的应用

为了在单处理器上实现可靠的实时多任务控制,引入任务调度思想。以油温控制系统为例,应用PID-模糊复合控制器,讨论在单处理器上实现多个油温控制器时,由于算法切换,会引起处理器“过载”,因此在μC/OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统平台上,应用基于服务器的零星任务调度策略。实验证明,此方法能够有效地调度各个实时控制任务,保证它们满足各自的截止期限,获得了较好的控制效果。     

一种支持SIMD体系结构的高效分布式堆栈——HEDSSA

随着问题规模的增大和对实时性要求的提高,SIMD向量处理器尤其是带有向量运算单元的处理器在业界得到广泛应用。处理器上程序的运行状态一般由编译器通过堆栈进行管理。已有编译器堆栈设计机制在SIMD体系结构中严重影响了整个应用程序的运行性能。根据SIMD体系结构特点,提出了一种高效分布式堆栈设计方法——HEDSSA。实验结果表明,HEDSSA堆栈使得应用程序在进行局部数据访问、函数调用、发生中断以及动态分配数据时能够以更高的效率访问堆栈数据。     

面向SPARC处理器架构的操作系统异常管理验证

航天器等安全关键系统是典型的嵌入式系统,具有多任务并发、中断频发等特点,操作系统是其最基础的软件,构建一个正确的操作系统是保障航天器系统高可信运行的关键.异常管理作为操作系统最底层的功能负责引导系统控制流的突变来响应处理器状态中的某些变化,异常管理的正确性是整个操作系统正确性的基础.本文提出了一种基于Hoare-logic的验证框架,用于证明面向SPARC处理器架构操作系统异常管理的正确性,特别针对多任务并发和中断频发实时操作系统异常嵌套与异常中发生任务切换的情况,将异常管理划分为五个阶段进行全面的形式化建模,并且在Coq证明定理辅助工具中实现了此框架.基于该框架验证了我国北斗三号在轨实际应用的航天器嵌入式实时操作系统SpaceOS异常管理功能的正确性.