面向嵌入式实时系统的时间可预测编程框架的研究

发布时间：2020-12-26 05:49

　　嵌入式实时系统被应用到各种安全关键的场景,此类系统通过监控物理环境的变化以及获取系统自身的反馈信息,实现自动控制过程。实时系统不仅要求满足功能需求,还要满足严格时限需求。然而,软件不确定并发执行以及高性能体系结构带来系统行为不可预测的问题,使得系统验证的复杂度升高,验证成本增加。因此,时间可预测模型,框架,以及相关实现技术成了目前嵌入式实时系统领域的热点研究课题之一。本文分析了嵌入式实时系统时间行为,构建了不同应用条件下的时间可预测模型和编程框架,并研究了基于软硬件结合技术的模型实现优化方案,为时间可预测模型的理论和实践研究工作提供了有意的参考。具体研究成果如下:(1)研究了嵌入式实时系统时间行为,综合调研和分析了现有的时间模型,总结了现有时间模型的特点以及不足,并指出了针对不同应用条件下的问题以及研究点,为之后的工作奠定了基础。(2)总结了时间可预测性编程模型特征,并分析了该模型在对复杂任务(允许内部同步点)建模时的不足,从而提出基于服务体模型的时间可预测模型。在我们提出的模型中,设计实现合理高效的并发任务时序映射规则,并基于时间触发机制实现运行时系统确保任务时序行为与模型定义的时序... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：159 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

有界执行时间模型

２．零执行时间模型??零执行时间模型（Ｚｅｒｏ?Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ?Ｔｉｍｅ?Ｍｏｄｅｌ）基于同步假设实现，即假??设任务的执行过程（从输入到输出）的执行时间为零，如图１．２所示。在理论模型??层面，基于零执行时间模型设计的并发任务由事件触发释放执行，且要求满足同??步假设。在实际物理层面，运行时系统将结合平台性能相关参数对系统中并发任??务的实际执行时间进行评估和验证，判断同步假设的语义是否得到满足。在实际??的系统中，同步假设的语义满足的条件将被放宽：事件触发的任务只须在该事件??下次产生之前执行完成。在本例子中，每个逻辑零时间对应了物理时间中的１０??个时间单位，在下一个事件到达之前的所有并发任务都能执行完成。零执行时间??模型广泛应用于响应式系统中

输出的执行时刻，消除任务输入输出的抖动，实现输入输出的时间可预测性。基??于逻辑执行时间模型实现的任务被划分为三个独立的执行阶段，包括输入，计算??和输出，如图１．３所示。从模型层面来看，输入和输出须要满足同步假设，即输入??输出行为必须瞬间执行完成，任务的计算在输入和输出时刻之间完成。从物理时??间层面，输入和输出执行过程允许抖动，但必须存在抖动上界，且抖动上界满足??系统设计需求。任务的计算过程可被高优先级任务抢占，但要求一定在输出时刻??６??


本文编号：2939154