增强现实游戏中的并发多任务模型与实时调度方法

增强现实游戏软件系统属于典型的多任务并发实时系统.针对传统的分时调度模型不能很好地应对其实时调度的问题,提出一种基于抢占式时间Petri网和粒子群算法的方法.首先建立基于抢占式时间Petri网的并发多任务模型,描述了各任务线程的资源占用、时间性能指标和优先级关系等;其次提出基于粒子群算法的任务优化序列搜索方法,并通过构建应用实例阐述了使用该方法进行系统调度优化的典型过程.与相关的任务调度算法进行对比分析的结果表明,该方法具有良好的实时性能特征.     

基于Petri网的分布式实时嵌入式系统调度的建模

提出了一种基于资源的时间Petri网模型,以便建模分布式实时嵌入式系统中的静态调度,分析系统性能。该模型将处理器资源和通信资源,以及相应的优先级附着到变迁上,从而建模以下的分布式实时嵌入式系统：在单处理器上采用基于固定优先级的抢先式调度,处理器之间的通信采用基于固定优先级的不可抢先式调度。最后分析了该模型的语义、性质以及状态类图的构造方法。     

基于优先级时间Petri网的实时嵌入式多核系统分析

已有的基于点区间优先级时间Petri网分析实时嵌入式多核系统的工作, 存在以下不足: (1)点区间优先级时间Petri网只考虑每个任务的执行时间是一个固定值的情况, 而更多的实际应用中每个任务的执行时间是在一个区间范围内, 因此不能模拟这些应用; (2)没有实现从任务依赖图到点区间优先级时间Petri网的自动转化, 不便于工程设计人员使用; (3)没有考虑任务间互斥访问共享变量的情况. 为此, 定义了优先级时间Petri网(Pri-TPN)以弥补第1个不足; 定义带有资源分配与优先级的任务依赖图(TDG-RAP)以弥补第3个不足; 给出从TDG-RAP到Pri-TPN的转化规则与算法以弥补第2个不足, 以及基于Pri-TPN分析任务最坏执行时间与系统死锁的算法; 开发工具软件, 方便工程设计人员使用.     

基于Time Petri Nets的实时系统资源冲突检测

Time Petri Nets在实时系统的建模和性能分析中得到广泛应用,而冲突是Petri网及其扩展模型的重要行为,解决冲突是正确分析模型动态行为的关键.目前随机Petri网、混合Petri网和区间速率连续Petri网的冲突检测方法由于没有考虑到时间约束因此无法在TPN网中使用.时间约束的引入使得Time Petri Nets模型的使能和触发语义比Petri网模型的语义复杂,冲突检测变得更加困难.为了计算冲突发生的时间和概率,首先根据时间约束,给出了变迁持续使能时延迟区间的计算方法,并证明了该方法的合理性和完备性;然后在此基础上定义并证明了Time Petri Nets模型中不冲突的检测方法;并提出了Time Petri Nets模型的冲突检测方法,给出了冲突时间区间和变迁实施概率的计算方法;最后通过实例验证说明了该方法的正确性和有效性.     

模糊时间Petri网及扩展的模糊时间Petri网

网络实时系统对时间和QoS有严格要求,因此对设计、实现和测试的技术和工具都有很高的要求。模糊时间Petri网是将模糊集合理论用于不确定的或主观的时间信息的表示,在每个变迁上添加时间间隔约束对模糊时间Petri网进行扩展得到扩展的模糊时间Petri网,它是一种对网络实时系统进行建模和分析的形式化模型,Petri网数学理论基础能保证并发系统的可靠性和正确性。本文详细地介绍了模糊时间Petri网及可扩展的时间Petri网,可扩展的时间Petri网的网精简方法,使用design／CPN仿真,及使用EFTN对多媒体同步建模,并探讨了进一步研究的方向。     

容错实时任务调度的DSPN建模与分析

复杂系统的形式化描述对新系统的设计以及现有系统的改进与评价都具有十分重要的作用;针对处理机系统容错实时混合任务调度,提出采用确定与随机Petri网进行建模与性能分析;首先,根据任务执行的优先级、周期性、容错性和实时性,将任务分为四类;然后,采用DSPN对任务调度执行过程,不同优先级任务抢占式调度,处理机故障及故障恢复过程进行建模,由此构成处理机系统容错实时任务调度过程的DSPN模型;最后,仿真实验结果表明,在负载相同情况下,处理机利用率基本相同,且具有容错的实时任务调度算法可以有效地降低任务错失率;容错实时任务调度DSPN模型可以为复杂任务调度系统的Petri网建模与分析奠定了基础,并为实际工程应用提供了理论指导。     

柔性制造系统的时间Petri网建模与分析

时间Petri网是描述和验证实时系统最常用的形式模型之一。建立基于时间 Petri网的典型柔性制造系统模型,利用状态类分析方法,定量计算所有可行调度及其执行时间,进而获得最优调度,为复杂柔性制造系统的建模与调度提供有效的模型支持。     

基于着色时间Petri网的实时系统的形式验证

嵌入式实时系统多数应用在安全性要求较高的场合,因此需要保证系统的正确性.复杂性不断增加的实时系统迫切需要在系统开发早期引入形式化分析技术来验证系统的期望性质.时间Petri网是有严格数学基础的图形表达工具,适合对实时系统建模;时间自动机(Timed Automata,TA)有成熟的验证工具,被广泛用于实时系统的模型检验和验证.本文提出一种基于着色时间Petri网(Colored Time Petri Net,CTPN)的实时系统的验证方法,用CTPN对带有控制流和数据流的实时系统建模,通过转换规则将CTPN模型转换成语义等价的TA模型,利用模型检验工具UPPAAL验证系统的性质.最后,用实例证明此方法有效.     

基于Time Petri Net的实时系统冲撞检测与消解

time Petri net(TPN)在实时控制系统的建模中得到广泛应用,而冲撞是Petri网及其扩展模型的重要行为,解决冲撞是正确分析模型动态行为的关键.由于引入时间约束,使得TPN模型的使能和触发语义比Petri网模型的语义复杂,冲撞的检测及消解变得更加困难.首先根据时间约束,给出了变迁持续使能时延迟区间的计算方法,并证明了该方法的正确性;然后在此基础上定义并证明了TPN模型中冲撞的检测方法;给出了冲撞时间区间及修改时间约束的冲撞消解方法;最后通过实例验证说明了该方法的有效性和正确性.     

时间约束Petri网的可调度性分析研究

1 引言时间约束Petri网(Timing Constraint PetriNets,TCPN’s)是具有广义时间约束的Petri网,它综合了时间Petri网)(Time Petri Nets)和赋时Petri网(Timed Petri Nets)的共同特点,具有经典Petri网的理论基础和额外的时间约束能力。在实时系统建模中,它可对其它与时间有关的Petri网所不能描述的冲突结构进行建模和分析。TCPN’s使用弱触发规则,即:使能的变迁可触发也可不触发,完全由调度者决     

基于多核处理器系统多维限制的节能实时调度

介绍了多核处理器系统所面对的处理器实际限制、抢占调度实际限制和并行任务模型实际限制等多维限制挑战, 主要针对处理器开销模型、有限抢占模型和复杂并行任务模型等方面, 深入探讨了基于系统实际多维模型的多核节能实时调度研究, 为促进多核处理器系统在实时嵌入式领域的应用提供理论和技术参考.     

关于RTOS抢占式调度及优先级反转的几点探讨

抢占式调度是RTOS的一个重要的调度策略,它保证了嵌入式系统的实时性.合理地分配任务的优先级和使用系统资源将会大大提高系统的性能.而解决优先级反转问题将保证系统共享资源的合理使用和多任务的正常运行.在对RTOS抢占式调度策略的研究的基础上,指出了什么是优先级反转,以及问题发生的原因,并给出了优先级继承和优先级封顶的解决方法.     

基于堆栈处理器的实时多任务调度机制研究与实现

针对堆栈处理器特殊架构,为提高实时性,引入多任务堆栈技术,采用Forth自生成器技术,提出一种基于堆栈处理器的抢占式与时间片轮转调度方法,实现了在Forth堆栈处理器中实时多任务的运行,弥补了Forth堆栈处理器在实时多任务操作系统方面的的不足.实验表明,与当前基于寄存器处理器的嵌入式Forth实时系统相比,本文方法在最大关中断时间、任务上下文切换时间和任务响应时间三项重要的实时任务性能指标方面,实时性能有明显提升,从而保证了Forth系统应用的高效性和安全性,满足人们对Forth堆栈处理器实时多任务操作系统方面的应用需求.     

Modeling and analysis of scheduling for distributed real-time embedded systems

Aimed at the deficiencies of resources based time Petri nets (RBTPN) in doing scheduling analysis for distributed real-time embedded systems, the assemblage condition of complex scheduling sequences is presented to easily compute scheduling length and simplify scheduling analysis. Based on this, a new hierarchical RBTPN model is proposed. The model introduces the definition of transition border set, and represents it as an abstract transition. The abstract transition possesses all resources of the set, and has the highest priority of each resource; the execution time of abstract transition is the longest time of all possible scheduling sequences. According to the characteristics and assemblage condition of RBTPN, the refinement conditions of transition border set are given, and the conditions ensure the correction of scheduling analysis. As a result, it is easy for us to understand the scheduling model and perform scheduling analysis.     

分布式嵌入式系统实时调度的建模

针对RBTPN模型在建模分布式嵌入式系统实时调度时的不足,提出了一种新的扩展时间Petri网模型。该模型通过在需要处理器资源的变迁上引入变迁速率因子,得到具有相同优先级变迁的运行速率函数,从而在分布式嵌入式系统的调度建模中,在单个处理器上结合了固定优先级可抢先调度和轮转调度。随后给出了该模型可达图的构造方法,以便可以得到调度序列的各种性质。     

基于任务的SolCS内核实时能力的实现

自主研发一个嵌入式操作系统内核SolCS,其内核主要包括任务管理、中断管理、内存管理、同步与通信管理、时间管理、I/O管理等功能模块。通过对其总体架构的分析与设计,在任务管理方面实现了基于优先级的抢占式任务调度和分时间轮转调度,同时采用信号量机制来实现对临界资源的互斥访问以及利用优先级继承协议来解决优先级逆转的问题,在涉及任务的中断管理方面也作了改进,以此来增强其实时能力,使其可以提高嵌入式应用系统的实时性,能够满足实时应用的要求。     

优先级周期性互换的实时调度算法

针对实时多任务调度时低优先级任务的延迟问题,提出了一种优先级周期性互换的静态优先级调度算法。该方法以固定的时间片为周期,对多任务系统中的某两个不同优先级的独立性任务,周期性地互换它们的优先级级别,在保证较高优先级任务的执行时间的前提下,使得较低优先级的任务有机会尽快执行,以缩短其执行过程中的延迟时间。所提方法能有效解决低优先级任务的实时性问题,从而提高实时多任务系统的整体控制性能。     

面向物联网终端的任务相关性调度策略

对于具有相关性的任务,调度顺序不合理将影响任务的执行时间和实时性。结合物联网终端任务间依赖关系复杂的特点提出了一种利用任务相关性的调度策略。该策略设计了以作业轮询组为主体的任务模型,根据任务时限建立了优先级因子矩阵作为任务调度的凭据,对于周期任务,在每个任务执行完毕后生成,以任务相关性为参数的增量矩阵用以动态修改任务优先级,使前驱任务能优先执行;对于非周期任务采用了构建临时作业轮询组的方式进行抢占调度。测试结果表明,该策略能够有效减少具有相关性的周期任务集执行时间和调度失败次数,缩短非周期任务响应时间。