实时系统静态优先级调度理论与优化设计研究

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随着多媒体、嵌入式、移动计算、普适计算等计算机科学与技术的发展,实时系统的应用日趋广泛和复杂,这同时也对实时系统理论提出了许多新的需求。静态优先级调度理论被实时计算标准和商业操作系统广泛支持,同时也是实时系统中研究最充分、应用最广泛的理论,它也需要适应这些新的需求。现有静态优先级调度理论在如下几方面仍存在不足,主要包括:(1)理论体系还不太成熟。许多研究均基于较简单的调度模型,相应成果是否可以推广到更一般的调度模型中,尚有待进一步的研究和总结;(2)理论与应用之间仍存在较大的差距。现有研究主要基于一些比较理想化的调度模型,对实际应用中各种约束(如异步、不可抢占、有限优先级、阻塞等)下调度理论的研究仍处于初步阶段;(3)缺乏对可调度分析方法的系统总结和比较研究。可调度分析方法是静态优先级调度理论研究的重要工具,但迄今未见对可调度分析方法的系统总结和比较研究,这不利于对可调度性的深入理解和调度理论的进一步发展;(4)缺乏对性价比等指标进行评估的方法和理论。现有研究主要面向专用系统,未考虑性价比等指标,而随着实时系统越来越多地应用于通用系统,性价比等指标已成为实时系统设计的关键因素,迫切需要对性价比等指标进行评估,综合考虑可调度性和性能、价格等指标的方法和理论。   本文对上述几方面中的若干典型问题进行了研究,主要创新成果有:   ●隐含截止期模型各种可调度判定算法性能比较和适用范围研究。归纳总结了隐含截止期模型的调度理论和各种可调度判定算法,开发了一个软件平台,对这些算法进行了详细的测试和比较,给出了它们的性能和适用范围,为实际应用中选择合适的算法提供了确切的依据。   ●可调度分析方法研究。归纳了现有的可调度分析方法:调度点分析法和响应时间分析法,分析、测试了两种方法的性能和适用范围,指出了响应时间分析法的优越性,这一结论为统一可调度约束及实时系统优化设计研究奠定了基础。   ●基于有限优先级的静态优先级调度理论研究。分析了有限优先级对可调度性的影响,给出了有限优先级下的可调度充要条件。归纳比较了有限优先级下的两类优先级分配算法,指出:最少优先级分配优于固定数目优先级分配,并提出一种最少优先级分配算法,该算法优于已知算法。   ●基于统一可调度约束的实时系统优化设计研究。基于响应时间分析法的优越性,提出了统一可调度约束,建立了以其基础的实时系统优化设计方法,并通过实验证实了方法的有效性。该方法改进了实时系统优化设计的性能,扩展了实时系统优化设计的适用范围。  
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