基于ptides的信息物理系统事件调度算法研究

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1、硕士学位论文基于PTIDES的信息物理系统事件调度算法研究StudyontheSchedulingAlgorithmofCPSEventsbasedonPTIDES作者：高鹏导师：孙彦景教授中国矿业大学二○一六年五月中图分类号TP393学校代码10290UDC621.39密级公开中国矿业大学硕士学位论文基于PTIDES的信息物理系统事件调度算法研究StudyontheSchedulingAlgorithmofCPSEventsbasedonPTIDES作者高鹏导师孙彦景申请学位工学硕士培养单位信电学院学科专业信息与通信工程研究方向信息物理系统答辩委

2、员会主席李世银评阅人盲审二○一六年五月论文审阅认定书研究生高鹏在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢时光总是在不知不觉中悄然逝去，研一入学时的情景还历历在目，如今却已即将毕业迈入新的人生阶段，昔我往矣，杨柳依依；今我来思，雨雪霏霏。首先，感谢我的导师孙彦景教授，孙老师严谨的科学态度、广阔的学术视野以及雷厉风行的办事风格让我深深的折服。在跟孙

3、老师学习的三年当中，既丰富了我的知识体系，又锻炼了我的为人处世能力，对我今后的生活工作都有着深远的影响。在此即将毕业的时刻，对孙老师表达我最衷心的感谢。能来到孙老师这个课题组当中，我感到十分的幸运。课题组当中的每一个老师每一个同学之间就像家人一样生活中相互关心，工作上共同进步。感谢李松老师、翟文艳老师，你们即使工作繁忙，当我去请教问题时也热情地给予解答。同时你们的敬业精神也是我学习的榜样。感谢施文娟博士，左海维博士，曹起博士，跟你们一起交流总是很愉快而又收获颇丰。感谢实验室的师弟师妹们，你们的到来总是给实验室带来新的活力，让实验室充满欢声笑语。最后

4、，感谢即将跟我一起毕业的小伙伴们：杨玉芬、刘嘉莉、梁迪慧、岳攀攀。三年的美好时光我们一起走过，以后我们也将有一段共同的美好回忆。感谢我的父母对我二十多年的培养，二十多年来，从青丝变白发，正是你们不计回报的付出才有了我的今天。感谢我的女朋友，感谢你给我一份纯真的爱情，感谢你用开朗的性格给我带来的积极向上的力量。最后，对各位专家能够在百忙之中抽出宝贵的时间对我的论文进行评审表示由衷的感谢，希望各位专家提出宝贵的意见。摘要信息物理系统(Cyber-physicalSystem，CPS)是一种集计算过程、通信过程、物理过程于一体的综合型系统。与传统的分布式

5、嵌入式系统相比，CPS具有网络开放性以及时空一致性的特征。因此，在对CPS事件进行调度算法的研究时面临着严峻的挑战。时间可编程分布式嵌入式系统(ProgrammingTemporally-IntegratedDistributedEmbeddedSystem，PTIDES)提供了一种时间可编程语义，简称PTIDES语义。PTIDES语义可以在开放网络的环境下，保证系统的确定性以及系统时间的一致性。因此，结合PTIDES语义对CPS事件进行调度算法的研究具有重大的意义。首先，本文阐述了PTIDES语义在CPS进行事件调度时的起到的关键作用，并详细阐述

6、了PTIDES语义下事件可安全执行判定过程。阐述现有的结合PTIDES语义的CPS事件调度算法：简单PTIDES调度算法、并行PTIDES调度算法、EDFPTIDES调度算法以及ZSFPTIDES调度算法，分析了它们的优缺点。针对ZSFPTIDES调度算法不能满足CPS事件高并发性的特点，本文基于PTIDES语义提出了一种混合优先级调度算法：MPEDFPTIDES调度算法。该调度算法综合考虑事件的绝对截止期，剩余执行时间以及剩余时间三个参数确定事件的优先级，不但可以满足CPS事件高并发性的特点，通过实验数据分析，该调度算法还可以提高事件截止期满足率

7、。最后，考虑到CPS内部具有周期事件和非周期事件共存的情况，以及各个分布式平台的CPU存在发生故障的可能性。本文提出了一种周期/非周期事件混合容错调度算法，在对周期事件进行调度时采用传统RM调度算法，在周期事件执行的间隙，对非周期事件进行调度时采用MPEDFPTIDES调度算法，同时采用事件主副版本机制提高系统容错性能。经过实验分析，该算法适用于CPS的周期非周期事件混合调度，同时还可以减少系统所需处理器数目以及提高系统调度效率。该论文有图26幅，表3个，参考文献64篇。关键词：信息物理系统；调度算法；并发性；混合事件；容错调度IAbstractC

8、yber-physicalsystem(CPS)isakindofintegratedsystem,whichiscons