一种新的多处理器系统实时容错算法

实时多处理器容错算法是实时系统研究领域的一个重要课题.提出了一个动态处理非周期实时任务的容错算法.提出了对待实时任务的基、副版本采用不同的处理器分配策略.对于基版本,尽量提前任务的开始时间;对于副版本,尽量延迟任务的开始时间.通过实验模拟研究了算法的性能.实验表明,算法调度的成功率跟处理器个数、任务数以及任务计算时间有关.与采用单一处理器分配策略相比,具有较高的调度成功率.     

Fault-tolerant rate-monotonic compact-factor-driven scheduling in hard-real-time systems

Considering the disadvantage of first-fit strategy in fault-tolerant rate-monotonic first-fit (FTRMFF) algorithm, we analyze the slack time of processors and the schedulability of periodic tasks in rate-monotonic (RM) algorithm. Then, the RM-based idleness factor and compact factor are presented to quantify the compact degree of tasks assigned to the same processor. In this paper, the novel fault-tolerant rate-monotonic compact-factor-driven (FTRMCFD) algorithm, which follows the principle of compact factor maximal when allocating the processors for tasks, is proposed. FTRMCFD algorithm makes every processor contain more tasks and get higher utilization to increase the schedulability performance of distributed systems. The simulation experiments reveal that FTRMCFD can reduce the number of required processors by up to 11.5% (with an average of 5.3%).     

支持优先级约束任务的容错调度算法

为了解决异构分布式系统中可靠调度问题,提出一种考虑处理机链路通信竞争的,支持优先级约束任务的容错调度(FSPCT)算法。该算法使用通信竞争模型描述处理机之间通信,在备份成本最小化和备份任务最早完成之间寻求平衡点。对主副版本任务的最早开始时间进行分析,并限定了所执行的处理机,在处理机出现故障后任务可以顺利执行。实验结果表明FSPCT算法的综合性能优于现有一些算法。     

多处理机系统的高效实时容错调度算法

在容错调度算法副版本后调度算法（ＢＫＣＬ）的基础上,提出一种高效实时容错调度算法（ＥＢＫＣＬ）．对于具有容错需求的实时任务而言,由实时容错调度算法所产生的调度可保证在多处理机实时系统中一个处理机失效时,实时任务仍然可在截止时限内完成．在ＥＢＫＣＬ算法中,如果两个实时任务的基版本分配在不同的处理机Ｐｉ和Ｐｊ上,且这两个实时任务的副版本被调度到同一个处理机Ｐ上,则两个副版本之间允许有时间上的重叠．模拟实验证明,使用多个实时任务副版本之间的时间重叠技术,ＥＢＫＣＬ大大提高了调度的性能     

多处理器混合实时任务调度

比例公平调度PFair(Proportionate-Fair)算法和边界公平调度BFair(Boundary-fair)是多处理器系统上周期性实时任务的最佳全局调度方法,但在实际的实时系统中,实时任务往往是周期任务和非周期任务混合的任务系统,在研究PFair和BFair调度算法的基础上,提出了基于服务器思想的公平调度方案,实现了对混合实时任务的调度,同时保证了任务公平地使用共享资源,使得公平调度算法适用于多处理器系统中的混合实时任务调度,扩展了其适用范围。     

多处理机实时分类调度算法研究

讨论了在多处理机实时系统中周期任务可调度性的充要条件和非周期任务的分布函数,并进行了任务调度模型设计。通过处理器利用率实现对实时任务的动态分类,并根据这些分类进行处理器分派。仿真结果表明,这种方法能有效提高实时任务的调度成功率;在处理器达到5个时,调度率可达98%以上,基本属于最优调度,平均负载达到最小且趋于平稳。     

基于双优先级队列的异构分布式控制系统容错调度算法

在对分布式控制系统进行分析的基础上,给出了任务模型和处理器模型.为了调度多种实时性的任务,提出了双优先级队列调度算法,用于调度每个处理器上的任务.该算法设置2个优先级队列,其中高优先级队列用于调度实时任务,低优先级队列用于调度非实时任务,高优先级队列中的任务可抢占低优先级队列中的任务.在此基础上,采用版本复制技术使系统具有容错能力,并分析了任务的容错可调度条件.基于此,采用首次适应的启发式任务分配策略,将任务分配到各个处理器上,在确保任务容错可调度的条件下使处理器负载均衡.仿真结果表明所提出的算法是有效的.     

一类多机排序问题算法及其计算复杂性研究

在经典排序论中，一般都假设每个工件在任一时刻仅被一台机器加工，且每台机器至多仅加工一个工件。在这篇文章中，研究这样一类排序问题：每个工件可以被多个不同的机器子集加工，其加工速度对于不同的机器子集是不同的，被加工的工件假定是可以间断且是独立的。排序问题的性能测度是排序长度。在以上条件下求解这类问题算法被给出，对其计算复杂性也作了研究。     

支持缓存划分的全局EDF实时系统调度策略

由于多核处理器争用共享缓存导致的不确定性为实时系统带来极大的挑战.为解决这个问题,现代处理器引入了缓存划分技术,通过隔离处理器核对缓存的访问从而提高了时间可预测性.但是,这种隔离技术可能导致实时任务因缓存分区的数量不足而被阻塞,而传统的实时调度算法与分析方法无法有效应对这种情况.因此,提出了支持缓存划分的可抢占全局最早截止期优先(EDF)实时调度算法gEDFca,并结合最新的缓存敏感调度理论针对这种调度算法进行了可调度性分析,提出了一种基于线性规划的可调度性判定条件.还提出了一种具有线性时间复杂度的优化算法,进一步提高了分析方法的性能.随机生成任务的仿真实验表明,提出的可调度性判定方法具有较高的效率.同时,优化算法提高了算法可调度性.     

周期实时任务在多处理器下的可调度条件

研究硬实时周期任务在并行等同多处理器下的可调度问题．在任务/处理器静态绑定和周期任务静态优先权配置策略下，依据单处理器情形下的最优配置RM策略作为一项任务在单个处理器上的可配置条件，给出了以实时任务集合的任务数、利用率和与利用率递减排序为特点的在多处理器环境下的可调度新判据．新判据拓宽了基于阈值判据的可判定范围．最后通过实例分析说明新判据的有效性．     

一种新的静态优先级在线节能调度算法

合理运用动态电压调整技术可有效降低嵌入式实时系统能耗.针对静态优先级实时调度,提出了一种能够有效分析松弛时间并尽可能平衡分配松弛时间的在线节能调度算法TPSRM.设计了一种两段式频率执行策略来改变任务执行时间的分配,能充分在线分析各种形式的松弛时间.通过尽可能合理降低高优先级任务的处理器执行频率来实现有效的在线频率调整.实验结果表明TPSRM算法可实现较好的节能效果.     

改进的端到端实时CORBA调度模型可调度性分析算法

端到端实时CORBA系统调度模型的可调度性分析算法存在着一些缺陷和局限．针对其局限性，提出了改进的可调度性分析算法，采用时间需求分析方法，增加考虑了同一处理器上兄弟子任务对时间需求的影响，以及一个端到端任务在同一处理器上存在着2个以上子任务的情形。通过计算任务影响函数，分别推导出2类子任务的时间需求函数。新的可调度性分析算法不仅具有良好的通用性，而且提高了原有算法的判定能力。可适用于含有递归调用的实时CORBA任务集的可调度性分析和判定。     

一种无线网络控制系统概率性任务实时调度算法

传统无线网络控制系统中概率性任务调度算法存在效率低下、延迟时间长的问题．利用概率模型来解决时间和优先级问题,并提出了一种高效的任务调度算法,即通过判断队列的可调度性,提高调度的成功率．仿真实验表明,该算法适用于实时系统调度问题,且较已有的传统算法在性能上有一定的提高．     

考虑缓存预热时间的多核调度系统验证

随着多核架构在实时系统中的应用,多核实时调度已成为研究热点.在多核全局调度中,任务在多核间迁移通常会引起缓存预热.在严格实时调度中,这部分时间可能导致任务错过截止时间.为此基于调度理论的测试方法比较悲观,在作可调度性判定时,引入模型检测.考虑缓存预热时间的抽象模型仅局限在双核,提出一种建模方法,能够在更多核的条件下,验证调度系统的正确性和可调度性.     

关于二分法的一点注记

1.文献[1]、[2]提出了设计并行算法的一种基本技术——所谓二分技术。在设计二分算法时,我们曾假设“处理机台数不受限制,即可按算法并行化需要提供足够多台处理机”。这似乎是一项理想化的假设,因为实际并行机系统所提供的处理机台数总是确定的,不一定能达到算法所要求的“处理机台数界”。因之可能认为:上述关于处理机台数界不受限制的假设限制了二分法的应用范围。其实这是一种误解。 我们知道,传统的串行算法之所以不一定适应新一代的计算机,是因为其并行性差。譬如递推计算只能由单处理机承担。为了充分发挥多台处理机的作用,就必须大力开发算     

基于AADL的汽车防滑控制系统可调度性分析

针对设计阶段难以对汽车防滑控制系统进行可调度性分析的问题,利用AADL为该系统建模.根据实时系统中任务调度与线程、计算时间、处理器性能之间的关系,在任务数不变的情况下选取不同性能的处理器,通过OSATE对该系统模型进行分析.结果表明此方法可有效解决这一问题,该建模方法为系统的可调度性分析和优化设计提供了一条新的途径.     

异构分布式实时系统中容错调度模型的研究

研究了基于异构分布式系统的实时容错调度算法 ,同构分布式系统中的处理机完全相同 ,而在异构分布式系统中各个处理机均不相同 ,各个处理机有不同的处理能力和不同的健壮性 .提出了可靠性成本概念 ,建立了一个基于异构分布式系统实时容错调度模型 .基于该模型 ,设计了一种实时容错调度算法 ,算法在不增加系统硬件成本的情况下 ,提高了实时分布式系统的可靠性 .     

一类复合并行机排序问题的多项式时间算法

在经典排序论中，一般都作以下两条假设：每台机器在任一时刻至多加工一个零件，每个零件在任一时刻至多被一台机器加工。本文研究在并行加工中多台机器可同时加工一个零件的排序问题，且每个零件可在固定的一个机器的子集上加工。在机器总数确定，零件加工可间断的条件下，设计出求这类问题最优解的计算方法，并研究这种问题的计算复杂性。     

分布式实时嵌入式系统的能耗建模与分析

为支持分布式实时嵌入式(DRE)系统的能耗分析,提出了一种能耗时延Petri网(ECTPN)对系统的模块、任务、任务间关系、通信协议等进行建模。基于所建DRE的ECTPN模型,分析系统的可调度性和能耗约束,并给出启发式算法来计算满足时间约束和能耗约束的可行调度。最后应用一个实例模拟系统的建模和分析过程,从而直观地展示了该方法的可行性。     

基于时间触发和事件触发的混合实时任务两级调度策略研究

针对混合实时任务应用, 提出一种两级结构调度策略：对周期性实时任务采用时间触发, 非周期性实时任务则采用事件触发．先建立任务模型并定义相关概念, 然后给出调度策略的架构, 并对调度算法、可调度性、抖动、时标间隔及调度策略优化等进行深入研究．结合Windows CE.NET进行了调度策略实验验证, 结果表明, 该方法能提高混合实时任务的确定性, 减小抖动．最后, 讨论了时标间隔与处理器利用率及时标间隔与周期分辨率的关系．