一种静态最少优先级分配算法

随着实时系统越来越多地应用于各种快速更新系统,尤其是各种片上系统,如PDA(personal digital assistant),PSP(play station portable)等,性价比已成为系统设计者的主要关注点.实际应用中,实时系统通常仅支持较少的优先级,常出现系统优先级数小于任务数的情况(称为有限优先级),此时,需将多个任务分配到同一系统优先级,RM(rate monotonic),DM(deadline monotonic)等静态优先级分配算法不再适用.为此,静态有限优先级分配是研究在任务集合静态优先级可调度的情况下,可否以及如何用较少或最少的系统优先级保持任务集合可调度.已有静态有限优先级分配可分为两类:固定数目优先级分配和最少优先级分配.给出了任意截止期模型下任务静态有限优先级可调度的充要条件以及不同静态有限优先级分配间转换时的几个重要性质,指出了系统优先级从低到高分配策略的优越性,定义了饱和任务组与饱和分配的概念,证明了在任务集合静态优先级可调度的情况下,最少优先级分配比固定数目优先级分配更具一般性.最后提出一种最少优先级分配算法LNPA(least-number priority assignment).与现有算法相比,LNPA适用范围更广,且复杂度较低.     

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·     

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.     

一种静态优先级保序饱和分配算法

在通信、雷达、导航以及各种消费类电子产品等领域,嵌入式实时调度已逐渐成为电子电气系统的控制核心,成本与性价比都是设计者需要考虑的重要内容.实际应用中,系统能够支持的优先级教目是有限的,当任务数目多于系统优先级数目时,RM,DM等优先级非受限最优算法尽管已经不再适用,但是仍然可以作为任务的自然优先级来辅助系统设计.利用自然优先级先验知识,提出一种保序饱和分配算法,用于任意截止期模型的最优保序分配.进一步的研究表明,当所有任务周期不小于其相对截止时间时,DM保序饱和分配是最少优先级分配.本算法复杂度低,可调度的判定总次数等于任务总数,远低于AGP和LNPA.     

静态实时中间件的优先级映射问题

使用截止期单调(DM)调度算法和分布式优先级冲顶资源访问控制协议(DPCP)的实时CORBA系统中,当节点的本地优先级个数不足时,必须将多个全局优先级映射成一个本地优先级.这需要:①判定映射后任务可调度性的充分必要条件;②减少时间复杂度的映射算法.为此,推导出判定条件,确定了DGPM映射算法.该算法在保证系统可调度的前提下分配任务,或者证明映射后系统不可调度.证明了DGPM算法能调度其他直序列优先级映射算法可调度的任务和GCS集合.判定条件和算法在实际项目中得到了应用.     

多处理器硬实时系统的抢占阈值调度研究

在实时系统中,抢占在提高系统灵活性的同时带来额外的系统开销,特别在多处理器平台上抢占导致的作业迁移会造成相当大的性能下降,减少不必要的抢占是硬实时系统研究的重要方向.抢占阈值调度是处于抢占调度和不可抢占调度之间的一种混合调度方法,在保持调度能力的基础上限制抢占.基于截止期分析建立了多处理器硬实时系统抢占阈值调度的可调度性判定条件,针对抢占阈值调度提出一种改进的优先级分配算法OPA-MLL,并建立了抢占阈值分配(preemption threshold assignment,PTA)算法.仿真结果表明,采用OPA-MLL算法和PTA算法分别给任务集分配优先级和抢占阈值时,可调度任务集比率明显提高,同时能最大程度限制抢占次数.     

强实时系统静态优先级调度的可调度性分析

文章在系统阐述和借鉴经典的强实时系统静态优先级调度理论的基础上,通过引入忙周期的概念,分析了任务时限超过任务周期的实时系统任务集的可调度特性,拓宽了该理论的应用范围,更有利于实时系统的设计者对任务的运行时间行为进行事前分析与预测。     

优先级受限系统中可调度判定方法

在通信、雷达、导航以及各种消费类电子产品等民用和军事领域,嵌入式实时调度已逐渐成为电子电气系统的控制核心。针对同优先级任务使用FIFO调度的静态优先级系统,使用反例指出给定同优先级任务初始执行顺序的前提下,Katcher可调度判定条件的必要性不成立,提出并解析证明了FP可调度的充要条件。随机实验表明,对于高利用率下任务间执行时间差异较大的情况,约有15%的可调度任务集会被Katcher条件错判为不可调度。进一步的仿真和实例分析表明,Liu、Lehoczky、Bini等提出的条件不能判定相同优先级的情况,Katcher条件的必要性不成立,论文提到的条件能够正确判定任务集的可调度性。提出方法为实时系统调度的顶层设计提供了快速离线工具。     

抢占阈值调度算法的分析与研究

本文详细论述了应用于静态优先级实时系统的抢占阈值调度算法。描述了算法实现和任务集合可调度性判定公式的推导,分析了算法的性能特点,阐述了抢占阈值调度是静态优先级嵌入式实时系统开发中调度算法的合适选择。     

一种固定优先级实时调度算法的可行性测定

实时调度算法是实时系统的关键技术,验证实时调度算法的可行性是保证实时系统性能的必要手段.不同实时调度算法可行性测定方法不同.在简单实时模型上,针对固定优先级实时调度算法给出通过任务最坏响应时间来测定调度算法可行性的方法,分析了影响任务最坏响应时间的各种因素,修正了响应时间方程,将该方法运用在复杂实时模型中.     

容错优先级混合式分配搜索算法

在实时系统中,由于任务未能及时产生正确结果将导致灾难性后果,容错对于实时系统的有效性及可靠性至关重要.基于最坏响应时间计算的可调度性分析,提出了一种容错优先级混合式分配搜索算法.这种算法通过允许替代任务既能运行在高优先级别上,又可运行在低优先级别上,有效地提高了系统的容错能力.通过实验测试,与目前所知的同类算法相比,在提高系统容错能力方面更为有效.     

基于双优先级的实时多任务动态调度

提出了带有非周期服务器的双优先级调度算法.该算法将优先级带宽分为高带、中带和低带3部分.强实时任务实例到达后,优先级设置在低带,经过一段时间后将其优先级提升到高带;软实时任务的优先级设置在中带.分析了强实时任务实例优先级提升时间和任务集的可调度性.     

Scheduling and Priority Mapping for Static Real-Time Middleware

This paperpresents a middleware real-time scheduling technique for static,distributed, real-time applications. The technique uses globaldeadline monotonic priority assignment to clients and the DistributedPriority Ceiling protocol to provide concurrency control andpriorities for server execution. The paper presents a new algorithmfor mapping the potentially large number of unique global prioritiesrequired by this scheduling technique to the restricted set ofpriorities provided by commercial real-time operating systems.This algorithm is called Lowest Overlap First Priority Mapping;we prove that it is optimal among direct priority mapping algorithms.This paper also presents the implementation of these real-timemiddleware scheduling techniques in a Scheduling Service thatmeets the interface proposed for such a service in the Real-TimeCORBA 1.0 standard. Our prototype Scheduling Service is integratedwith the commercial PERTS tool that provides schedulability analysisand automated generation of global and local priorities for clientsand servers.     

一种新的组优先级动态实时调度算法

传统动态调度算法由于对优先级个数没有限制,在实际应用中往往受制约,达不到很好的调度性能.针对此问题,考虑硬实时抢占任务调度需要,提出一种新的组优先级动态实时调度算法.研究作业执行顺序改变对系统可调度性能的影响,给出作业分组可调度性能测试.新算法将满足分组可调度测试公式的作业作为一个任务组,各任务组之间按照最小截止期优先调度,任务组内按照最短作业优先的原则执行作业.仿真结果表明,与最小截止期优先等传统调度算法相比,新算法不仅能有效降低算法所需优先级个数,还能提高任务调度的成功率,缩短平均响应时间,减少任务切换次数.     

实时多任务操作系统优先级反转与预防

实时多任务操作系统相对于其他操作系统而言,需要有更快的对外部事件的反应能力。因此,选择一种合适的任务调度算法非常重要。本文分析了时间片轮转的优先级抢占任务调度算法,以及控制共享资源访问的信号量机制。如果多个任务访问共享资源,可能会导致优先级反转。最后,提出了解决优先级反转的途径：优先级继承。试验证明,该方法行之有效。