实时系统程序最差情况执行时间(wcet)分析概述

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1、实时系统程序最差情况执行时间(WCET)分析概述国家自然科学基金(No.60303013)资助姬孟洛：国防科技大学计算机学院博士生，研究方向：实时系统分析，面向对象设计；齐治昌：教授，研究方向：软件工程，计算机教育。李书浩：硕士，研究方向：软件工程。联系人：姬孟洛，email：jmluo@nudt.edu.cn.通讯地址：长沙国防科技大学计算机学院博士生队姬孟洛1齐治昌1李书浩21(国防科技大学计算机学院长沙410073)2(并行与分布处理国家重点实验室长沙410003)【摘要】事先获知系统中程序最差情况的执行时间(Worst-CaseExecutionTime,WCET)

2、是设计和验证实时系统调度及可调度性分析的前提，也是确定周期性任务是否满足其性能目标，从而发现系统性能瓶颈的基础。本文概述了程序WCET的分析方法，描述了WCET分析的定义和组成，重点总结其中的程序流事实分析方法，并指出程序流事实分析存在的问题和WCET分析的研究热点。【关键词】程序流事实分析，最差情况执行时间WCET分析，实时系统，软件工程;AnOverviewofWorstCaseExecutionTime(WCET)AnalysisJIMeng-Luo1QIZhi-Chang1LiShuhao21(DepartmentofComputerScience,National

3、UniversityOfDefenseTechnology,Changsha410073)2(ParallelandDistributiveProcessingofNationalLaboratory,Changsha410003)AbstractThepurposeofWorst-CaseExecutionTime(WCET)analysisistoprovidea-prioriinformationabouttheworstpossibleexecutiontimeofaprogramorpieceofaprogrambeforeusingtheminasystem.W

4、hendesigningandverifyingreal-timesystems,WCETestimatescanbeusedtoperformschedulingandschedulabilityanalysis,todeterminewhetherperformancegoalsaremetforperiodictasks,tocheckthatinterruptshavesufficientlyshortreactiontime,tofindperformancebottlenecks,andsoon.Inthispaperweoverviewtheanalysism

5、ethodsofWCETanalysis,describeitscomponents,andsummarizetheanalysismethodsofprogramflowfactanalysisinWCETanalysis.WepointouttheprobleminprogramflowfactanalysisandtheresearchhotspotinWCETanalysis.KeywordsWorst-CaseExecutionTimeanalysis,Real-TimeSystem,SoftwareEngineering1引言实时系统与其它应用系统的不同之处在于

6、其正确性具有更加严格的标准。实时系统的正确性不仅取决于它所产生的输出，同时还取决于输出产生的时间。实时系统的结果只有在规定的时间范围内完成时才是有效的。当没有在规定的时间范围内完成时，轻则降低系统的性能（弱实时系统），重则引起灾难性的后果（强实时系统）。因此，事先获取系统中每个任务最差情况下的执行时间WCET有时也需要知道最好情况下的执行时间（Best-CaseExecutionTime，BCET），因为BCET的分析和应用与WCET基本相同，故统称为WCET。对实时系统的时序分析具有特别重要的意义。事实上，事先得知系统中任务的WCET既是进行调度及可调度性检测的前提，又是

7、系统设计中软硬件界限划分的一个依据，同时还是确定周期性任务是否满足其性能目标,从而发现系统性能瓶颈的基础。WCET分析值必须安全和精确(tightness)，前者保证不能低估最差执行时间，后者要求提供可接受的高估值。获取程序的WCET是实时系统的一个重要研究领域，也是最近十多年来的一个研究热点[1]。从1986年发表第一篇有关WCET的文献[2]开始，到目前为止，几乎所有比较发达的国家都有研究机构从事这方面的研究，比较著名的有美国Florida州立大学、Princeton大学、奥地利的Vienna技术大学、瑞典的U