开放式实时系统双层调度框架的一种改进方案

分析了开放式实时系统双层调度框架的调度特点,指出了其仅适用于硬实时环境的缺陷。在保证硬实时应用可调度性的基础上,针对硬实时和软实时应用的不同特点提出了一种改进方案,增加了软实时应用的处理,拓展了原方案的适用范围,完善了开放式实时系统的双层调度框架,最后用理论证明与仿真实验验证了改进方案的有效性。     

基于Xenomai的实时Linux分析与研究

Linux操作系统具有开源、稳定和支持多平台的特点,非常适合于嵌入式系统开发。本文分析了Linux在硬实时方面的不足,详细介绍了Linux的一种硬实时解决方案——Xenomai。分析了Xenomai的Adeos构架基础;借助S3C2410平台的Xenomai实现,说明了其用户层实时实现的关键;还介绍了Xenomai支持多种RTOS的API构架和用户层实时程序实例。     

Giotto软件在实时嵌入式控制中的应用

介绍应用于实时嵌入式控制系统的新型软件Giotto,并应用于工业自主小车的控制系统设计中。Giotto支持控制系统设计的自动化,将与平台无关的功能和时限从与平台相关的调度和通信事件中分离。Gitto基于时间触发的任务调用和模式转换具有可预报性,尤其适合于有硬实时约束的嵌入式控制。     

面向数控系统的三级调度模型研究

针对硬实时系统中多种类型任务并存的特点,提出一种三级实时调度模型--TLRtS(three-level real-time scheduling).该模型将整个系统空间划分为硬实时、软实时和非实时空间,分别用来处理硬实时、软实时和非实时任务.TLRtS模型不仅可以动态加载多种实时调度算法,还可以集成相应的资源访问控制协议,解决了任务之间存在资源竞争的问题.实验结果表明,此方法既保证了所有硬实时任务严格按照其时间约束在截止期前完成,又尽可能地提高了软实时和非实时任务的服务质量.     

开放式实时系统资源共享环境下的调度方法分析

介绍Stack Resource Policy及以其为基础的用于开放式实时系统资源共享环境下静态调度策略,分析其存在的两个问题:资源锁定时间过长和任务不可执行,介绍相关解决方法.然后介绍Bandwidth Inheritance及类似的动态调度策略的基本调度规则并重点分析Bandwidth Inheritance在一般情况下,由于软实时任务的动态性,可能出现的软实时任务阻塞硬实时任务,导致硬实时任务截止时间得不到满足的问题.提出一种解决方法:资源隔离机制(Resource Isolation Policy),介绍其基本规则及性质,并分析加入此机制后硬实时任务的可调度性.     

基于有限的共享资源模型实现嵌入式硬实时Linux

首先分析了采用双核方案实现硬实时Linux存在的问题,然后基于有限的共享资源模型提出了一种在单Linux内核上实现嵌入式硬实时Linux的新思路,并在Linux 2.6内核上予以完整实现。在目标平台上实测结果表明,从硬实时任务中断产生到硬实时任务得到调度执行的最大延迟小于100μs,可以满足绝大多数嵌入式硬实时系统的要求。     

一种严格按比例派发服务的混合实时调度算法

在混合实时系统中,调度器必须既保证所有硬实时任务严格按照其时间约束在截止期内完成,又要尽可能地提高软实时任务和非实时任务的服务质量.提出了一种严格按比例派发服务器算法(RPDS),并以此为基础构建了一种层次式调度框架.RPDS将处理器时间流分成连续的小段,并在每一小段中强制为非硬实时任务分配一个时间片.实验结果表明,RPDS可以合理地为各种类型应用分配处理器时间,并且降低了实时任务的截止期错失率.     

硬实时软件建模与分析的进程代数方法

针对硬实时软件缺乏有效的系统动态行为建模机制,提出了一种用于硬实时软件建模与分析的进程代数方法。首先在时间通信顺序进程的基础上扩展硬实时语义得到硬实时通信顺序进程;然后提出时间调度算法,用于检查硬实时系统单个指令截止期的可满足性以及计算完成任务所需的最少时间;最后通过航空领域的一个实例来说明该方法如何应用于硬实时软件的建模与分析。该方法可以很大程度上提高硬实时软件执行时间计算的准确性,计算结果有助于硬实时系统截止期的量化分析和优化设计。     

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.     

一种采用CUDA的骨骼动画阴影实时仿真方法

针对骨骼动画中阴影计算耗费时间较大的问题,提出基于CUDA平台的阴影实时仿真方法.利用OPENGL的扩展特性和硬件的图形处理单元GPU的并行计算能力,对大量图形数据进行并行计算,可以加速骨骼动画顶点的矩阵变换以及阴影体的计算.实验结果表明,该方法可以获得很好的加速比,效率提高明显.     

实时并行系统的性能及其测试方法

实时并行系统是并行/分布系统的重要组成部分,它要求系统计算时间具有可预测性,即符合应用要求的硬性响应时间约束。根据该特点,分析影响实时并行系统性能的各种因素,设计并实现一种简单的实时并行系统评测方案,并在实验室对C3I实时集群系统进行评测,从而验证该方案的有效性。     

实时多任务并行计算系统的容错技术

容错技术是实时多任务并行计算系统设计中必须解决的一个关键难点。针对实时多任务并行计算系统的高可靠性和高效性的要求,介绍了计算机系统可靠性和容错技术的基本概念、基本方法和基本思想,在检查点技术和卷回技术的基础上,提出了进行多层次、多角度的并行容错计算机系统设计和解决中途消息和孤立消息的相关方案,给出了相应的模型和技术评估,通过仿真实验证明了该模型的有效性。     

分布强实时系统的可预测性研究

分布强实时系统在国防、航空、航天等领域具有重要作用,可预测性是它的一个主要特点。针对一种分布强实时系统原理,分析和评测了影响强实时系统可预测性的诸延迟因素。给出了一种实时操作系统各开销的测试方法和结果。建立了分布环境下强实时任务响应时间和ＦＤＤＩ网络延迟上限的计算模型,并进行了实例分析。     

一种基于服务质量的多媒体任务模型

实时调度算法研究一直是实时系统领域的热点和难点.近年来,发展快速的多媒体应用由于需要保证一定的服务质量而呈现实时需求.然而,多媒体应用的特点使得很难使用传统任务模型对其进行描述.本文提出了一种基于服务质量的多媒体任务模型,并给出了在该模型下计算系统QoS指标的算法.该模型将有助于多媒体实时系统的理论分析和调度算法研究.     

并行BSP模型在实时集群系统中的应用

分析BSP并行计算模型在多源数据处理中的应用特点。构建实时集群计算机系统的并行计算BSP模型。对多源任务数据处理的粒度进行了分析设计。给出了实时集群计算机系统中BSP模型的实现算法。实际应用验证了算法的有效性。     

一种面向车辆实时数据并行处理的任务调度算法

车辆实时监管正面临着不断增长的大规模车辆监测数据的实时处理需求,需要采用分布式的并行计算架构来提升大规模车辆监测数据处理的性能,支撑多样化的车辆监测数据处理任务,应对支撑环境的伸缩性需求。在这种架构下,对系统中不同计算节点间的车辆监测数据处理任务的调度提出了更高的要求。针对这一要求,并结合流式到达及历史积累的车辆监测数据的持续化处理需求以及大规模车辆监测数据实时处理中内存敏感的特征,提出一种基于路由表的并行任务调度算法。该算法基于车辆监测数据时空属性以及各计算节点的内存信息建立路由表,并以路由表的形式来进行任务的并行划分和分配调度,从而使得各计算节点达到负载均衡的状态。实验表明该算法能够使计算节点间的负载差异缩小到12%以内。此外,该算法在某市车辆监管实时系统中的实际应用也证明了其有效性。     

基于多核ARM的数控系统实时性研究

随着数控系统的不断发展,数控系统对精度和速度有了更高的要求,这都对当前普遍采用的单核处理器平台提出了严峻的挑战.基于同构的四核ARM处理器平台,在添加了实时补丁的Linux系统环境下,根据数控系统中硬实时任务、软实时任务、非实时任务并存的特点,把数控系统任务合理的分配到多核ARM上运行,并采用改进的RM算法进行调度,最后对新的任务调度算法进行实时性能测试.本调度模型能够解决了数控系统混合任务调度的问题,并能满足数控系统对实时性的要求.     

实时任务在异构集群中的自适应容错调度研究

异构集群由于良好的扩展性和可用性,逐渐成为当前并行计算的热点。在具有实时性要求的异构集群中,调度是提高系统性能的关键所在。在此提出了两种自适应调度算法SANOL和SAOL,在保证异构集群中任务的实时性和容错性的前提下,自适应地根据系统的负载情况动态地调整任务的服务级别,从而提高整个系统的灵活性、可调度性和资源利用率。通过实验将这两种算法与另外一种有效率的调度算法DYFARS算法进行比较,结果表明所提出的SAOL算法具有更好的性能。     

嵌入式操作系统的硬实时微内核设计

目前的嵌入式实时操作系统存在着内核结构较为复杂、臃肿、稳定性不高、对硬实时应用支持不足等问题.针对这些问题,结合现有的操作系统内核理论及嵌入式实时系统的特殊需求,通过组件化的设计,将内核划分为核心态基本模块及用户态扩展模块,提供多种进程间通讯(IPC)方式,并引入独特的硬实时抢占式调度机制,设计出一种精炼、稳定的硬实时微内核.通过这种设计思路成功开发出了昊鹏(Hopen)操作系统新版内核,应用于最新的3G手机产品上,取得了非常好的效果.