多核平台的并行实时调度与内存分配算法

多核处理器凭借着低功耗高性能的优势占据了市场.针对多核平台上并行实时任务,提出局部与全局EDF相结合的调度算法,其中任务的截止期划分、执行预算以及迁移时机由所设计的处理器带宽预留服务器决定.同时,提出了内存分配算法,该算法能够更好地为并行实时任务管理内存资源.实验结果表明新的调度算法具有更高的调度成功率.另外,在内存资源竞争的前提下,内存分配算法可以保证并行任务的实时性与系统稳定性.     

基于SN结构的并行实时数据库事务调度算法

分析了常用的并行数据库及实时数据库的事务调度策略，在此基础上提出了一种基于SN结构的并行实时数据库事务调度算法．该算法兼顾了并行数据库的高并发度及实时数据库的实时特性，具有高度的灵活性，通过改变权重参数的值能满足各种不同的实际需求．     

多发射处理器的指令调度算法研究

RISC体系作为精简指令集计算机的兴起,使得多发射处理器的指令调度算法成为研究热点.本文从程序块划分和执行角度,讨论了多发射处理器的指令调度算法,介绍了几种局部指令和全局指令调度的影响力较大的算法.它们通过指令调度的优化,提高多发射处理器内部功能部件的执行并行性.本文还给出了进一步研究方向,构造多发射结构多处理器并行处理系统,实现处理器之间的并行技术和处理器内部的并行技术的整合.     

基于JPWSPC的河网一维水动力学模拟并行计算研究

河网一维水动力学模型是平原河网、明渠输水渠道及天然河道水动力模拟、环境模拟和水沙动力学计算的基础模型.随着城市河网水系实时调度及防洪演算等水管理对计算速度要求的提高,以及并行计算技术的成熟,并行化模拟势在必行.本文采用MPI技术及面向对象的程序开发方法,对河网模拟中的预测校正模型(JPWSPC)实现并行化计算,提出了河网拆分和任务组合的基本算法,以包括树状及环状河网的经典算例为例,对算法并行性及拆分组合方法性能进行测试,分析并行算法的加速比和并行效率,并得到了河网拆分及任务组合中计算微段数与加速比的初步规律.     

EDF调度算法在Linux2.6上的实现

Linux2．6对以往以Linux2．4为代表的传统内核进行了诸多方面的改进。尤其是新的调度器、抢占式内核和O（1）调度算法的引入,使Linux在实时性能方面有了很大的提高．但传统的时间片轮转和先进先出算法毕竟有它自身的局限性．本文阐述了如何将优秀的实时调度算法——最早截止期限优先动态调度算法（EDF）引入linux2．6的内核中,将其改造成实时性能更强更适合嵌入式应用的系统．文章最后介绍了对改造后的系统所进行的检验,实验结果证明改进后的实时性能相对原来的linux2．6版本有明显的提高．     

Linux进程调度分析

进程调度是多任务操作系统的核心.Linux中的每个进程用task_struct结构来描述,进程调度的依据是task_struct结构中的policy、priority、counter和rt_priority.Linux根据policy将进程划分为实时和普通两类,普通进程采用动态优先调度,实时进程采用基于优先级的FIFO调度和多级反馈轮转调度.函数schedule( )是实现进程调度的函数,它通过调用函数goodness( )来选择最值得运行的进程获得CPU.2.6内核的O(1)调度算法及其他快速响应策略更加适合实时环境.     

基于进程执行时间的多级反馈队列调度算法

针对多级反馈队列(MLFQ)调度算法在时间片大小选取上对系统性能的关键影响,提出了一种基于进程执行时间的多级反馈队列调度算法.算法结合动态时间量子思想,通过进程的执行时间动态确定队列以及时间片来完成调度.同时为了减少队列进程的切换次数,利用中位数的方法来决定时间片的大小.实验结果表明,与传统的多级反馈队列调度算法相比,改进的算法不仅缩短了进程的平均周转时间和平均等待时间,也减少了进程切换次数,为操作系统领域处理机调度智能化提供了有效的参考价值.     

非线性编辑系统对视频特技处理的研究

本文首先介绍了非线性编辑系统,通过分析视频处理任务的并行性与传统并行拓扑排序调度算法,研究了层次流水线调度算法对视频特技的处理。     

基于GPU的目标识别算法的并行化研究

针对可变形部件模型算法(DPM)的计算量大,无法完成实时检测等问题,通过GPU编程模型CUDA,在Nvidia GPU上实现了HOG算法和DPM算法的并行化;采用OpenCL编程模型实现了DPM算法在集成显卡上的并行化。通过CPU和GPU的协同计算,保证目标识别效果的前提下,并行化的算法的执行效率相比于OpenCV中的CPU或GPU实现有明显的提高;通过对目标识别算法的并行化,结合其他算法,使得这类复杂算法能够在一些需要实时监测的工程领域中得到应用。     

不确定环境下的嵌入式实时系统EDF调度算法研究与分析

大部分嵌入式系统的实时调度算法, 都是按任务的最坏执行时间进行调度, 会浪费各种资源. 针对网络多媒体系统的实时应用需求和当前调度算法的实时性能的不足, 本文分析了嵌入式实时系统中有代表性的动态EDF调度算法, 建立了一个周期性的任务集模型, 依据该模型, 提出来了一个改进的EDF调度算法, 最后用实验验证了改进的EDF调度算法的有效性.     

基于高分三号卫星的实时船舶检测算法

针对目前在轨星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)船舶检测主要基于地面处理平台,无法满足星上实时任务规划发展需求的问题,基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)处理架构,设计了一套用于星上实时处理系统的SAR船舶目标检测算法.结合星载SAR对海观测典型参数指标,在现有处理平台架构上优化所设计算法,最终形成可用于星载SAR船舶目标实时处理系统的检测算法.通过高分三号的59幅SAR图像数据详尽的验证所设计算法的性能.测试结果表明,算法满足系统的可行性和时效性需求.     

虚拟仪器时间特性建模与实时优化分析

针对多任务运行环境下程序执行时间的不确定性会产生响应时间不可预测性的问题,基于虚拟仪器系统结构及实时工作条件,建立虚拟仪器的响应时间模型,确定实时性能评价指标,推导各时间分量的迭代计算公式,采用读取硬件时钟周期数方法实现代码执行时间获取,系统地评测虚拟仪器实时性能指标。基于数据处理超过规定完成时限的时间分析,表明增强数据处理任务的CPU竞争能力和提高计算机平台的硬件配置是实时性能优化的有效方法。相关的实验结果也证实了实时性能评测和优化方法的有效性,通过实验数据分析,推导出在给定实际数据处理时间和按规定时限完成工作周期比例系数的条件下的最大数据采集频率估算公式,可使虚拟仪器在运行效率高达80%的负载条件下,保持稳定的实时性能。     

一种实时多任务管理机制

研究一种实时多任务管理机制．讨论了ＲＭＤＯＳ系统结构与支撑环境、多任务控制流程和调度问题．该管理机制实现了可变优先级加时间片轮转的调度策略和网络任务的实时响应．它作为多任务操作系统的核心，成功地支持了分布式操作系统ＨＺＤＯＳ的实现和分布式并行任务分配，支持了分布式系统故障恢复与系统重构     

RM算法中减少抢占开销的任务微调算法

在基于嵌入式实时操作系统的实时应用中,由于任务抢占导致的切换开销对于整个系统是不可忽略的.提出了一种减少抢占发生的RM任务微调算法,通过对固定优先级调度抢占行为可推迟时间的量化分析,推导出受低优先级任务阻塞而造成的受阻任务集,以及在任意抢占时刻,推迟高优先级实时任务执行避免抢占发生的判定条件.仿真实验表明该算法在保证可调度任务集中所有任务满足时限约束的前提下,延迟高优先级任务的执行,减少抢占发生次数,通过减少抢占开销提高RM算法在实际应用中的可调度利用率.     

无线传感器网络实时任务内电压调度算法研究

针对无线传感器网络（wireless sensor networks, WSNs）多节点协同式并行处理应用节能设计环节, 提出了一种低功耗实时动态电压调节（dynamic voltage scaling, DVS）算法.该算法利用所建立的节点单任务处理模型来反映相关通信事件对任务处理的影响,引入任务内的电压优化调度策略,可获得模型中基本块理想的处理频率（或电压）.最后,通过创建频率拆分法有效地消除了任务完成期与截止期之间的空闲时隙.给出了该算法的实现方法,通过仿真研究证明该算法能有效地降低节点能耗.     

基于OpenCL的图像灰度化并行算法研究

随着图像数据量的增加,传统单核处理器或多处理器结构的计算方式已无法满足图像灰度化实时处理需求.该文利用图像处理器(GPU)在异构并行计算的优势,提出了基于开放式计算语言(OpenCL)的图像灰度化并行算法.通过分析加权平均图像灰度化数据处理的并行性,对任务进行了层次化分解,设计了2级并行的并行算法并映射到“CPU+GPU”异构计算平台上.实验结果显示:图像灰度化并行算法在OpenCL架构下NVIDIA GPU计算平台上相比串行算法、多核CPU并行算法和CUDA并行算法的性能分别获得了27.04倍、4.96倍和1.21倍的加速比.该文提出的并行优化方法的有效性和性能可移植性得到了验证.     

A flexible DSP-based network for real-time image-processing

This paper proposed a general purpose real-time image processing system based on a flexible DSP-based Network, which is implemented by a high bandwidth communication channel, links. The links is realized using FPGA and provides a bandwidth of 12.8 Gbit/s. Using the links, The topologic of muhi-DSP system can be changed online to meet the variabilities of the parallel algorithm of image processing.The system can be assembled with utmost tens of boards and maintain the high communication speed. Analysis of the system adaptivity to image processing is testified followed by actual results.     

基于时限单调算法的混合任务实时调度算法的研究与设计

周期任务与非周期任务的混合调度是实时调度研究的一个重要方向。针对现代嵌入式实时系统的任务特性,和经典实时调度算法只调度周期任务的特点,提出一种新的静态优先级调度算法——混合任务时限单调算法(Periodic and Aperiodic Deadline Monotonic,PADM)。该方法结合时限单调(DM)算法和先来先服务(FCFS)算法,将非周期任务量化为周期任务,且非周期任务在其裕度为零时优先级最高。通过理论分析和具体实验比较,在任务集轻载情况下,PADM算法尽可能地保证周期任务的完成率和非周期任务的时限,同时所带来的额外开销小,计算复杂度低,实现方便,是一种有效的混合任务调度算法。     

现场硬实时网络调度算法研究

研究了实时任务死线不大于其周期的任务集调度条件与硬实时网络调度算法约束条件，论证了计算时间复杂度，并将单调死线调度方法直接用于非周期任务调度．最后对调度算法的可调度性进行了严格测试．     

多CPU控制系统

多任务实时系统为了充分保证实时性,目前广泛是采用多CPU结构,无论是有线过程控制或者是无线远动系统。这种结构具有硬件实现层次分明,无相互交扰;其软件设计模块化,可灵活修改。 本文介绍在多个同级分散泵群的运动系统中实现的多CPU结构。该系统主一从CPU均采用8031芯片,具有抗干扰性强和较小的价格/功能比,显然这种结构可实现对其它过程的控制或管理。