实时操作系统任务调度算法的硬件化研究

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1、工学硕士学位论文实时操作系统任务调度算法的硬件化研究王简哈尔滨理工大学2016年3月国内图书分类号：TP316.2工学硕士学位论文实时操作系统任务调度算法的硬件化研究硕士研究生：王简导师：李岩申请学位级别：工学硕士学科、专业：软件工程所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TP316.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonHardwareImplementationofTaskSchedulingAlgorithmofReal-timeOperatin

2、gSystemCandidate：WangJianSupervisor：LiYanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：SoftwareEngineeringDateofOralExamination：March,2016University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理王大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位论文《实时操作系统任务调度算法的硬件化研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间独立进行研究工作所取得的成果。

3、据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式注明。。本声明的法律结果将完全由本人承担作者签名：占日期：２０／谷年３月２＾曰哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《实时操作系统任务调度算法的硬件化研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有ＬＩ其他单位的名义发表。，本论文的研究内容不得Ｊ本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈

4、尔滨理工大学可。采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可公布论文的全部或部分内容本学位论文属于保密。，在年解密后适用授权书［□不保密Ｇ。（请在上相应方框内打Ｖ）作者签名：王日親２年＾月父日〇化？导师签名日期；如／年月日《ｊ哈尔滨理工大学工学硕士学位论文实时操作系统任务调度算法的硬件化研究摘要随着计算机技术的飞速发展，嵌入式系统的性能越来越强大，在越来越多的领域都发挥了至关重要的作用，比如国防科技、生产自动化控制、智能移动终端等。在实时操作系统中，对于实时任务的及时响应是第一位的，因此诸多嵌入式系统都采用实时操作系统作为控制核心。其中，任务调度算法是实时操作系统

5、完成多任务并发调度的关键依据。目前软件实现的任务调度算法已经无法显著的改善系统实时性，而硬件逻辑又可以与中央处理器并行操作，所以本文通过任务调度算法的硬件化来发掘实时系统潜在的多任务并发特性。另外，面对嵌入式领域越来越复杂化的应用需求，已有的实时操作系统往往会表现出应用局限性。为了改善实时操作系统的适应性，改进现有的实时操作系统内核成为了一大研究热点。本文以μC/OS-II为研究对象，针对其不支持同级调度的应用局限性，改进了原有的任务调度算法，并通过FPGA实现。本文改进的调度算法采用二级调度。首先通过μC/OS-II原有的基于优先级的任务调度算法选择出最高的对应有就绪任务的优先级，然后对该优

6、先级对应的就绪任务启动同级调度策略。在同级调度中，对于实时的同级任务采用较为公平的时间片轮转算法；对于非实时的同级任务采用开销较低的先来先服务算法。为了实现同级调度，修改了μC/OS-II内核的任务控制块，使得一个优先级可以对应多个任务。然后增设了由用户设定的优先级阈值作为分界线，将系统中的所有任务一分为二。所有优先级小于阈值的任务都是实时的；所有优先级大于或等于阈值的任务都是非实时的。最后采用FPGA技术设计和实现了基于该算法的硬件任务调度器，使用VHDL语言描述，通过ISE10.1完成仿真验证。关键词实时操作系统；任务调度算法；硬件任务调度器-I-哈尔滨理工大学工学硕士学位论文Resear

7、chonHardwareImplementationofTaskSchedulingAlgorithmofReal-timeOperatingSystemAbstractWiththerapiddevelopmentofcomputertechnology,theperformanceofembeddedsystemsbecomemoreandmorepowerfulandhaveplayedac