混合关键级调度的若干关键问题研究

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1、学校代号10532学号B08101019分类号TP316密级公开博士学位论文混合关键级调度的若干关键问题研究学位申请人姓名黄丽达培养单位信息科学与工程学院导师姓名及职称李仁发教授学科专业计算机应用技术研究方向嵌入式系统论文提交日期2016年4月学校代号：10532学号：B08101019密级：公开湖南大学博士学位论文混合关键级调度的若干关键问题研究学位申请人姓名：黄丽达导师姓名及职称：李仁发教授培养单位：信息科学与工程学院专业名称：计算机应用技术论文提交日期：2016年4月19日论文答辩日期：2016年6月6日答辩委员会主席：王志英

2、教授ResearchonKeyIssuesofMixed-CriticalitySchedulingbyHuangLidaB.E.(NationalUniversityofDefenseTechnology)2000M.S.((HunanUniversity)2005AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringInComputerApplicationTechnologyintheGradua

3、teSchoolOfHunanUniversitySupervisorProfessorLiRenfaJune,2016湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行硏究所取得的研巧成果。除了文中特别加示注引用的内容外，本论文不包爸任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研巧做出重要贡，Ｊ献的个人和集体均已在文中ｌｉｌ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承巧。作者签率Ｉ：古柿户曰期年／月／ＬＪ、—，Ａ学位论义版权使用授权书

4、本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部鬥或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文届于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密囚＜＂＂（请在＾心上相应方框内打Ｖ）＼？。／＾巧－＾／作者签名）：＾日期；＾年巧日；日期导师签名：年口混和关键级调度的若干关键问题研究摘要以航空、汽车领域为

5、代表的现代嵌入式实时系统，高安全标准的软件功能与其它非安全关键的软件功能共享一个嵌入式平台，以解决软件功能多样化、复杂化的需求与硬件平台受限SWaP（sizeweightandprice）需求的冲突。此类系统的实时调度需同时满足两个目标：一是在相对保守的时间属性设定下，满足认证标准对涉及安全关键功能的验证要求；同时在较乐观的时间属性设定下，满足高效利用计算资源的设计要求。这类混合关键级系统的调度问题，无法使用传统的实时调度算法解决。混合关键级调度问题已成为嵌入式领域极富挑战的课题之一。本文基于混合关键级调度对安全关键与非安全关键任务

6、的不同调度需求，以及高效利用资源的目标，分别研究了针对高、低关键级任务的不同调度策略。主要研究工作与成果如下：（1）基于事件触发系统关键级提升的实际情况，分析了高关键级任务的可调度性，得到了关键级提升期，高关键级任务可调度的充分条件。指出系统关键级提升的触发源于系统外部事件，基于响应时间分析技术，研究了关键级提升时刻对满足高关键级任务截止时限的影响；并据此，在关键级提升期，提出了一个有条件的优先级交换算法，可确保更多高关键级任务得到正确调度。仿真实验显示了可调度条件以及优先级交换算法的有效性。（2）提出了一种适合以截止时限为关键参数

7、的混合关键级任务调度算法。定义了截止时限依赖于关键级的混合关键级任务模型，分析了关键级提升期低关键级任务对高关键级任务调度可能产生的干扰，以预先提升关键级的方式，牺牲有限的低关键任务，可始终满足高关键级任务随系统关键级动态变化的截止时限。仿真实验验证了预关键级提升算法适合以截止时限为关键参数的任务调度，且不受高关键级任务比率和截止时限变化程度的影响。（3）提出了一种适合同构多处理器平台上调度混合关键级任务的半局部调度算法。兼顾高关键任务利用率和低关键级任务可调度性，将全部高关键级任务和大部分低关键级任务固定在既定处理器上执行，仅有数

8、量不超过处理器数目的低关键级任务成为迁移任务，能且仅能在相邻的两个处理器上发生迁移，并同步执行。以有限的迁移换取对处理器资源的高效利用，并总能满足高关键级任务的截止时限。仿真实验结果表明该半局部调度算法，相较于局部调度混合关键级任务的