基于仿真方法的任务集可调度性判定工具

针对含有纯周期任务的任务集可调度性判定问题,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,模拟任务调度过程中的系统时钟,在时钟变量值增长的过程中,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,判定任务集的可调度性。实例分析证明了该工具的可调度性判定结果正确。     

基于分区的航电系统调度分析工具实现

针对仅含纯周期任务集合、符合ARINC653多分区构架航电系统两级调度模型的可调度性判定问题,提出一种基于分区的航电系统调度分析工具。通过设定时钟变量模拟航电系统各分区中任务集调度过程,依据纯周期任务集及分区航电系统时间片分派特性确定仿真区间,设计优化的调度分析算法,判定航电系统分区级时间片分派的正确性及各分区中任务集的可调度性。测试及实例分析结果表明,该工具能自动、准确、快速地判定航电系统分区以及任务级调度模型的可调度性,并能以甘特图的方式绘制系统调度过程,较现有工具更为直观、高效。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于改进型统一调度算法改善任务集的可调度性

实时系统要求任务在最差情况下能在其截止时间前获得结果,若超过了其截止时间,也会认为是错误的行为,所以改进任务可调度性分析、提高任务集可调度性尤其重要。统一调度能结合固定优先级调度的优点,防止不必要的抢占,降低资源额外销耗,能够提高任务集合的可调度性;但其任务的可调度性分析方法过于粗糙,影响任务最差响应时间分析的结果,降低了任务集的可调度性。针对存在的问题,基于统一调度,增加任务运行阶段数,重新建立任务模型,并提出通过分配任务抢占阈值、调整运行阶段的抢占阈值与长度,优化任务可容忍阻塞,改善任务集可调度性的算法。最后,实验表明,与统一调度算法及其他算法相比,所提出的调度算法能够有效改善任务集的可调度性。     

应用于实时系统的DMS算法可调度性分析

固定优先级任务的可调度性判定是实时系统调度理论研究的核心问题之一。本文提出了一种可行的DMS可调度性判定方法——确切性判定方法（precised schedulability test algorithln,简称PSTA）,利用DMS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。首先给出了DMS调度模型,介绍了可调度性判定的基本思想,然后进一步通过实验提出并证明了PSTA相关的定理。     

一种有限优先级的静态优先级分配算法

静态优先级调度在实时系统中得到了广泛应用.然而,静态优先级调度受到系统支持的优先级个数的限制.当任务的个数大于优先级个数时,需要将多个任务映射到同一个优先级.针对优先级个数有限的情况,给出了在截止期限大于周期时任务可调度的充分必要条件,并提出了基于有限优先级的静态优先级分配算法(AGP).AGP算法对于基本任务集合是最优的静态优先级分配算法.其最优性表现在,所需的优先级个数最小,并且若采用AGP算法不可调度某个任务集,则采用其他静态优先级分配算法也不可调度该任务集.模拟结果表明,AGP算法的可调度性要远远大于常量法.AGP算法对于解决在嵌入式实时系统中任务的优先级分配问题具有重要意义.     

一种不影响任务集合可调度性的优先级映射算法

采用静态优先级调度的实时系统中,当任务个数多于优先级个数时,只能给多个任务分配相同的优先级·现有分配算法增大了高优先级任务的最坏情况响应时间,可能造成任务集合不可调度·利用抢占阈值的调度算法,能在提高任务集合可调度性的同时,使用较少的线程·但所用优先级个数没有减少·提出了一种优先级映射算法———阈值段间映射法(threshold segment mapping,TSM),以及与之配合的事件驱动线程框架·证明了TSM是严格排序的·仿真结果表明,在保证任务集合可调度的前提下,TSM使用了比现有映射算法更少的优先级·     

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.     

Timing analysis for fixed-priority scheduling of hard real-timesystems

This paper presents a timing analysis for a quite general hard real-time periodic task set on a uniprocessor using fixed-priority methods. Periodic tasks are composed of serially executed subtasks, where each subtask is characterized by an execution time, a fixed priority and a deadline. A method for determining the schedulability of each task and subtask is presented along with its theoretical underpinnings. This method can be used to analyze the schedulability of any task set on a uniprocessor whose priority structure can be modeled as serially executed subtasks, which can lead to a very complex priority structure. Important examples include task sets that involve interrupts, certain synchronization protocols, certain precedence constraints, nonpreemptible sections, and some message-passing systems. The method is illustrated by a robotics example     

优先级有限时的单处理器静态优先级调度

静态优先级调度在实际应用中经常受到系统支持的优先级个数的影响,当任务个数多于系统优先级个数时,需要将几个任务优先级映射成一个系统优先级.这可能引起优先级映射问题,使映射前可调度的系统(任务集合)在映射后变得不可调度.解决这一问题需要减少时间复杂度的映射算法和判定映射后任务可调度性的充分必要条件主要存在3种映射算法:(1)按照任务优先级递减顺序进行映射的DPA(decreasing priority assignment)算法;(2)按照优先级递增顺序进行映射的IPA(Increasing priority assignment)算法;(3)阈值段间映射法(thresh01d segment mapping,简称TSM).描述了3种算法的实现和判定条件,论述并证明了算法特性,分析并通过仿真实验比较了算法的性能,最后总结了3种算法各自的适用场合.比较结果和结论对实时嵌入式系统的设计和实现具有一定的参考价值.     

Schedulability Analysis of Global Scheduling Algorithms on Multiprocessor Platforms

This paper addresses the schedulability problem of periodic and sporadic real-time task sets with constrained deadlines preemptively scheduled on a multiprocessor platform composed by identical processors. We assume that a global work-conserving scheduler is used and migration from one processor to another is allowed during a task lifetime. First, a general method to derive schedulability conditions for multiprocessor real-time systems will be presented. The analysis will be applied to two typical scheduling algorithms: earliest deadline first (EDF) and fixed priority (FP). Then, the derived schedulability conditions will be tightened, refining the analysis with a simple and effective technique that significantly improves the percentage of accepted task sets. The effectiveness of the proposed test is shown through an extensive set of synthetic experiments.