开放式混合实时系统中的调度方法研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文开放式混合实时系统中的调度方法研究姓名：王立刚申请学位级别：博士专业：计算机软件与理论指导教师：龚育昌20060501摘要中国科学技术大学博士论文操作系统构造方式。它抛弃了进程／线程概念，转而采用更基本的服务体、执行流作为系统的基本抽象。采用SEF模型的操作系统不光在灵活性、可扩展性、效率方面有很好的表现，而且它的某些特性，使其非常适合应用在实时领域。为了在实践中检验本文所提出的实时调度理论和方法，结合基于SEF模型构建的原型操作系统MiniCore，设计了RPDS与NF．QoS

2、在MiniCore中的具体实现的方案。该方案将系统调度部分从核心服务体中剥离出来，集成两种实时调度方法以及非实时的0(1)调度方法，结合具体的底层支持机制，形成调度服务体，从而可在操作系统级提供较为完善的、可满足开放式混合实时系统需求的调度支持以及反馈控制调度支持机制。根据上述设计方案，构建了原型操作系统RT-MiniCore。并在此系统上，设计了实验方案，进行了一系列实验。实验所获数据表明，开放式混合实时系统所期望的硬实时j软实时和非实时任务集成调度的目标已经达到，其它实时性能指标也可满足许多实际应用的需

3、要。本文所做出的具有创新特色的贡献如下：1．提出了一种新的面向开放式混合实时系统的调度方法：RPDS，并从理论上证明了其正确性和有效性。该调度方法不仅能保证硬实时任务时间约束的完全满足，而且也极大地降低了软实时任务的截止期错失率。2．针对不确定实时环境中的QoS调整需求，提出了QoS标准化公平的动态反馈控制实时调度算法NF．QoS。该算法能够根据各任务的相对重要性，通过PID反馈控制对各任务的QoS级别进行调整，使其适应系统内外环境的动态变化，达到QoS的相对公平。3．在深入研究实时调度算法与操作系统的关系

4、以及算法所倚赖的底层支持机制的基础上，设计实现了基于SEF模型的原型实时操作系统RT-MiniCore，实验验证了所提出的调度方法和调度算法的有效性。关键词：开放式混合实时系统，实时调度，反馈控制，服务体／执行流模型，实时操作系统中国科学技术大学博士论文AbstractReal-timesystemsaremainlydesignedtosatisfythetimingrequirementsfromtherealworldapplications．Theyarewidelyadoptedinmanyare

5、as，suchasindustrialcontrols，aerospaceelectronics，militaryequipments，andSOon．Areal-timesystemconcernsnotonlythelogiccorrectnessofthecomputingresults，butalsothetimewhentheresultscomeout．Withthedevelopmentofreal—timesystemapplications，thecasesthatdifferentkin

6、dsofhardreal-time，softreal—timeandnon··real--timeapplicationscoexistinonesystembecomemoreandmorepopular．Thissituationmakestheapplicationrequirementsbecomemorecomplexandcausesthepropositionoftheopenhybridreal—timesystem．Inthisthesis，theschedulingproblemsfor

7、openhybridreal-timesystemsarediscussed．Anewintegratedschedulingframework，namedRPDS(RigorouslyProportionalDispatchingServer)，ispresented．Forthepopularimprecisereal-timeenvironments，thisthesispresentsafeedbackcontrolreal-timeschedulingalgorithm，NF—QoS(Normal

8、izedFairQoS)．Basingontheconcreteoperatingsystemplatform(MiniCore)，thisthesisdiscussesthedesignandimplementationofintegratingRPDSandNF-QoS，andconstructsaprototypereal-timeopermingsystem，RT-MiniCore．Inhybridrea