嵌入式系统混合关键级调度优化算法研究

发布时间：2021-10-26 18:11

　　把具有不同关键等级的多个功能集成于同一嵌入式计算平台,以平衡系统中越来越复杂的功能与受限的计算资源、硬件尺寸、功耗以及成本等资源之间的矛盾,是当代嵌入式系统发展的重要趋势。这种系统被称为混合关键级系统。在混合关键级系统的调度中,一方面需要充分考虑功能的关键等级,通过保证具有较高关键等级的功能的及时完成,以满足系统的安全性和可靠性要求,另一方面需要通过对系统资源的有效配置,优化具有低关键等级的功能调度,以提升系统的整体性能。传统的实时调度理论无法有效解决这一问题,因此,研究混合关键级系统的优化调度机制成为了当前实时调度领域中的一个热点问题。本文以混合关键级系统为研究对象,以在满足系统可靠性的前提下提升系统整体性能为目标,研究混合关键级系统优化调度问题。从模型、作业调度、任务调度、任务划分、任务迁移等角度,采用需求边界函数分析、利用率分析、概率和期望计算、可调度性分析以及关键因子分析等方法,研究混合关键级优化调度的机制和算法问题。主要的研究工作与成果如下:（1）提出以动态需求边界优化混合关键级作业调度的算法针对混合关键级作业调度中,系统关键级向下切换机制不灵活导致的低关键级作业被大量丢弃和... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 实时系统的关键级问题
        1.1.2 混合关键级系统的提出与发展
        1.1.3 混合关键级系统的应用与研究现状
    1.2 混合关键级系统的调度问题
        1.2.1 混合关键级调度的目标
        1.2.2 混合关键级模型
        1.2.3 混合关键级调度
        1.2.4 混合关键级的积极调度
    1.3 本文主要工作
    1.4 本文组织结构
第2章 相关研究
    2.1 实时系统相关理论
        2.1.1 实时作业和任务模型
        2.1.2 EDF算法
        2.1.3 需求边界函数
    2.2 混合关键级系统相关理论研究
        2.2.1 模型
        2.2.2 混合关键级调度的基本概念
    2.3 单处理器上的混合关键级调度
        2.3.1 作业调度
        2.3.2 任务调度
    2.4 多处理器上的混合关键级调度
        2.4.1 调度类型
        2.4.2 调度策略
    2.5 混合关键级系统的优化调度
    2.6 本章小结
第3章 以动态需求边界优化混合关键级作业调度
    3.1 动机与目标
    3.2 系统模型
    3.3 混合关键级作业的动态需求边界
        3.3.1 动态需求边界的定义
        3.3.2 动态需求边界的构成
        3.3.3 动态需求边界示例
        3.3.4 关键级松弛时间与可调度性
    3.4 基于动态需求的关键级切换算法
        3.4.1 算法描述
        3.4.2 算法示例
        3.4.3 算法复杂度分析
        3.4.4 算法的正确性分析
    3.5 算法仿真与分析
        3.5.1 作业集的生成
        3.5.2 实验对比
    3.6 本章小结
第4章 以利用率优化混合关键级任务调度
    4.1 系统模型
    4.2 正确性条件
    4.3 基于利用率的混合运行时算法
        4.3.1 适应于EDF-WCR的情况
        4.3.2 适应于EDF-ED的情况
        4.3.3 适应于EDF-BE的情况
        4.3.4 EDF-BE示例
        4.3.5 MSBU算法
    4.4 任务的半划分调度
        4.4.1 SPBU算法概述
        4.4.2 高关键级任务的分配
        4.4.3 低关键级任务的分配
        4.4.4 低关键级任务的迁移
        4.4.5 算法复杂度分析
    4.5 算法仿真与分析
        4.5.1 任务集的产生
        4.5.2 SPBU算法的仿真与分析
        4.5.3 MSBU算法的仿真与分析
        4.5.4 综合算法的仿真与分析
    4.6 本章小结
第5章 以概率优化混合关键级任务调度与划分
    5.1 系统模型
    5.2 优化的EDF-VD算法
        5.2.1 高关键级的逐一切换
        5.2.2 可调度性分析
    5.3 任务执行的期望
        5.3.1 低关键级的最大繁忙区间
        5.3.2 低关键级下高关键级作业的最大响应时刻
        5.3.3 低关键级下的执行时间期望
        5.3.4 高关键级下任务的执行时间期望
        5.3.5 高关键级下系统的执行时间期望
        5.3.6 任务执行的总期望
    5.4 基于期望的任务划分算法
        5.4.1 影响低关键级任务执行的关键参数
        5.4.2 任务划分算法
    5.5 仿真与分析
        5.5.1 任务集的产生
        5.5.2 O-EDF-VD算法仿真及分析
        5.5.3 期望的验证与分析
        5.5.4 PPDC算法的仿真及分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
附录A 攻读学位期间发表的论文和专利
附录B 发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]事件触发关键级提升的实时任务可调度性分析[J]. 黄丽达,李仁发.  计算机研究与发展. 2017(01)
[2]截止时限为关键参数的混合关键级实时任务调度研究[J]. 黄丽达,李仁发.  计算机研究与发展. 2016(07)
[3]Efficient schedulability analysis for mixed-criticality systems under deadline-based scheduling[J]. Chen Yao,Li Qiao,Li Zheng,Xiong Huagang.  Chinese Journal of Aeronautics. 2014(04)
[4]混合关键级多任务调度中低关键级任务的积极处理[J]. 黄丽达,李龙,李仁发,谢勇.  计算机工程与科学. 2014(01)

博士论文
[1]面向多核系统的实时调度算法研究[D]. 关楠.东北大学 2012



本文编号：3459968