抢占式调度问题的PPTA模型与验证方法

1

作者 左正康 赵帅 +2 位作者 王昌晶 谢武平 黄箐 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期4533-4554,共22页

优先级用于解决诸如在资源共享和安全设计等方面的冲突,已经成为实时系统设计中不可或缺的一部分.对于引入优先级的实时系统,每个任务都会被分配优先级,这就导致低优先级的任务在运行时可能会被高优先级的任务抢占资源,进而给实时系统... 优先级用于解决诸如在资源共享和安全设计等方面的冲突,已经成为实时系统设计中不可或缺的一部分.对于引入优先级的实时系统,每个任务都会被分配优先级,这就导致低优先级的任务在运行时可能会被高优先级的任务抢占资源,进而给实时系统带来抢占式调度问题.现有研究,缺乏一种可以直观表示任务的优先级以及任务之间的依赖关系的建模及自动验证方法.为此,提出抢占式优先级时间自动机(PPTA)并引入抢占式优先级时间自动机网络(PPTAN).首先,通过在时间自动机上添加变迁的优先级来表示任务的优先级,再利用变迁将具有依赖关系的任务相关联,从而可以利用PPTA建模带有优先级的实时任务.在时间自动机上添加阻塞位置,进而利用PPTAN建模优先级抢占式调度问题.其次,提出基于模型的转换方法,将抢占式优先级时间自动机映射到自动验证工具UPPAAL中.最后,通过建模多核多任务实时系统实例并与其他模型进行对比,说明所提模型不仅适用于建模优先级抢占式调度问题并可对其进行准确验证分析. 展开更多

关键词 优先级抢占式调度 抢占式优先级时间自动机 多核多任务实时系统 UPPAAL

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OSEK操作系统抢占式调度策略改进

2

作者 曾素华 蒋建春 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2010年第34期228-231,共4页

调度是操作系统的核心,调度策略的优劣直接影响到操作系统工作性能。基于OSEK的操作系统对实时性要求非常严格,通过分析OSEK抢占式调度策略和任务的属性,提出一种任务和函数之间的转换策略,使任务执行在一定条件下可以转换为函数调用,... 调度是操作系统的核心,调度策略的优劣直接影响到操作系统工作性能。基于OSEK的操作系统对实时性要求非常严格,通过分析OSEK抢占式调度策略和任务的属性,提出一种任务和函数之间的转换策略,使任务执行在一定条件下可以转换为函数调用,减少任务执行过程中的切换时间,从而提高任务响应速度和操作系统实时性。通过实验验证,该改进策略是有效的。 展开更多

关键词 OSEK操作系统 抢占式调度 任务 函数转换策略

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在构件化嵌入式操作系统中应用抢占阈值调度

3

作者 王保进 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第19期22-25,43,共5页

现有基于构件的嵌入式实时软件开发过程着重于从结构的角度分解系统成若干构件,以及重用构件。实践证明,该开发过程还应从运行角度将构件映射成任务,并选择适当的实时调度算法。为此,根据目前的工程实践提出一种实时构件模型,包含将构... 现有基于构件的嵌入式实时软件开发过程着重于从结构的角度分解系统成若干构件,以及重用构件。实践证明,该开发过程还应从运行角度将构件映射成任务,并选择适当的实时调度算法。为此,根据目前的工程实践提出一种实时构件模型,包含将构件映射成任务的方式。描述了当前构件化嵌入式操作系统可以使用的4种调度算法,并比较这些算法的性能特点。提出抢占阈值(preemptionthreshold)调度模型更适合构件化嵌入式实时系统,仿真实验的结果证明了该结论。比较结果和结论对构件化嵌入式实时系统的设计和开发有一定的参考价值。 展开更多

关键词 构件映射 抢占式调度 非抢占式调度 FIFO调度 抢占阈值调度

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无线传感器网络操作系统中抢占式任务调度策略 被引量：5

4

作者 尹震宇 赵海 +1 位作者 徐久强 王小英 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期652-655,共4页

提出了一种基于优先级的抢占式无线传感器网络操作系统调度策略IS-EDF,并在TinyOS上进行实现.提出的调度策略通过动态调整执行任务的优先级,可以有效地保证重要任务的实时性,改善无线传感器节点在任务负载较重情况下的系统响应性能;在... 提出了一种基于优先级的抢占式无线传感器网络操作系统调度策略IS-EDF,并在TinyOS上进行实现.提出的调度策略通过动态调整执行任务的优先级,可以有效地保证重要任务的实时性,改善无线传感器节点在任务负载较重情况下的系统响应性能;在节点处于轻负载或者空闲情况下,通过将节点带入睡眠状态,保证了无线传感器节点的节能.通过实验和仿真可以得出,提出的任务调度策略,在总能耗增加很少的代价下,可以有效地提高系统在运行负载较重情况下的系统响应性能. 展开更多

关键词 TINYOS EDF算法 抢占式调度 无线传感器网络操作系统

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基于优先级的抢占式并行调度算法设计与分析 被引量：4

5

作者 张国斌 潘金贵 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2007年第7期279-281,共3页

并行作业调度系统负责对高性能计算系统中作业队列的管理。其核心功能是在每次调度发生时,选择下一个被执行的作业。最简单的调度算法是先来先服务(FCFS)。但这种方法的缺点是资源利用率很低。解决这个问题,目前常用的算法有EASY Backfi... 并行作业调度系统负责对高性能计算系统中作业队列的管理。其核心功能是在每次调度发生时,选择下一个被执行的作业。最简单的调度算法是先来先服务(FCFS)。但这种方法的缺点是资源利用率很低。解决这个问题,目前常用的算法有EASY Backfilling。但EASY算法也存在两个缺陷:要求用户估计作业运行时间和偏爱小作业。针对这两个问题,本文设计了一种新的调度方法:基于优先级的抢占式并行调度(Priority-based Preemptive Schedu-ling),并实现了两种算法的模拟系统,从性能和公平性两个角度对PPS算法和EASY算法进行了比较分析,表明了PPS算法的有效性。 展开更多

关键词 并行调度 基于优先级的抢占式调度 回填调度 公平性

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一类特殊的非抢占式周期任务的调度方法 被引量：2

6

作者 李智翔 李赟 贺亮 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2018年第9期22-27,共6页

现实世界中针对许多任务的资源调度分配和使用具有时效性,对该类任务的调度问题目前的研究还较少。针对此类调度问题,分析其特点,明确其与已有调度模型研究问题的区别,提出新的非抢占式周期任务调度模型,并证明了该类问题为NP完全问题... 现实世界中针对许多任务的资源调度分配和使用具有时效性,对该类任务的调度问题目前的研究还较少。针对此类调度问题,分析其特点,明确其与已有调度模型研究问题的区别,提出新的非抢占式周期任务调度模型,并证明了该类问题为NP完全问题。在此基础上,给出了一种求解最优解的模式剪枝算法,以及一种求解近似解的快速求解算法。相关实验表明,提出的两种算法能够针对不同的需求场景分别对调度问题进行高效求解。 展开更多

关键词 调度问题 周期任务 非抢占式调度 调度算法 剪枝算法

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基于时间触发的1553B总线实时调度设计 被引量：11

7

作者 詹盼盼 郭坚 刘欣 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期77-82,共6页

为了优化1553B总线传输性能,降低总线消息传输的等待时间,提高总线带宽利用率和紧急消息响应的实时性,对1553B总线调度方法进行了研究,将周期性调度和抢占式调度策略相结合,设计了一种基于时间触发的1553B总线实时调度方法。在时间触发... 为了优化1553B总线传输性能,降低总线消息传输的等待时间,提高总线带宽利用率和紧急消息响应的实时性,对1553B总线调度方法进行了研究,将周期性调度和抢占式调度策略相结合,设计了一种基于时间触发的1553B总线实时调度方法。在时间触发的基准下按优先级对总线消息进行集中调度,总线帧在总线上传输的时间内,处理器无需等待,可以继续处理其他任务。利用总线数据区分区的特性,设计了紧急消息打断普通总线消息传输的抢占式调度策略,避免了非重要数据较长时间占用总线通信信道,使得紧急消息能够快速响应。试验结果表明,该调度方法实现了总线消息尽最大能力传输,不仅能够较大幅度地提高1553B总线传输效率和带宽利用率,而且紧急消息的响应时间稳定在2ms以内,为紧急消息的实时响应提供了保证。 展开更多

关键词 1553B总线 周期 抢占式调度 优先级 时间触发

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Linux2.6进程调度机制的剖析 被引量：10

8

作者 何克右 周彩贞 《华中师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2007年第4期520-523,共4页

阐述了Linux2.4内核进程调度系统存在的缺陷,详细分析了Linux2.6内核进程调度的时机,策略和O(1)算法的实现细节.与2.4相比,这些改进使得linux2.6进程调度系统实现了O(1)调度算法,支持抢占式调度,并增强了对实时任务和SMP的支持.

关键词 O(1)调度算法 调度策略 抢占式调度 SMP

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资源受限单机动态调度的并行GA算法研究 被引量：2

9

作者 魏英姿 赵明扬 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期827-830,共4页

研究资源受限系统动态调度问题,针对时序约束问题提出一种并行遗传算法(PGA)。给出满足排序优先次序约束的一种基因编码方法;采用不破坏优先级可行性的交叉操作,并予以证明;建立一种并行处理机制,使搜索避免出现局优现象。在技术允许情... 研究资源受限系统动态调度问题,针对时序约束问题提出一种并行遗传算法(PGA)。给出满足排序优先次序约束的一种基因编码方法;采用不破坏优先级可行性的交叉操作,并予以证明;建立一种并行处理机制,使搜索避免出现局优现象。在技术允许情况下,单机动态调度引入抢占式加工方式,会一定程度上提高系统的性能。通过仿真试验验证,并行GA算法可兼顾优化效果和计算效率,解决单机动态调度问题。 展开更多

关键词 资源受限 遗传算法 单机动态调度 平均拖期 抢占式调度

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Windows NT 操作系统的优先级调度及一种改进方法 被引量：2

10

作者 苑颂军 陈凡 黄厚宽 《北方交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第2期93-98,共6页

首先简要介绍ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ操作系统以优先级为基础来安排所有活动的机制，并对其优缺点进行分析．然后针对其局限性，引入一种新的处理器调度方法———处理器继承调度．在此模型中，某些基本线程可作为其它线程的调度者．很多不... 首先简要介绍ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ操作系统以优先级为基础来安排所有活动的机制，并对其优缺点进行分析．然后针对其局限性，引入一种新的处理器调度方法———处理器继承调度．在此模型中，某些基本线程可作为其它线程的调度者．很多不同的调度策略均可在此框架下得以实现，并且可共存．最后，对于ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ操作系统采用此框架的可行性作一定性的讨论，此调度方法的采用将会大大提高系统的灵活性． 展开更多

关键词 抢占式调度算法 操作系统 优先级调度

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基于面向服务架构的工业软件的任务调度算法 被引量：5

11

作者 宁明超 张俊勃 陈戈 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2023年第3期885-893,共9页

针对采用面向服务架构(SOA)的工业软件的任务调度问题,考虑任务的多重属性,属性的随机性、时变性及耦合关系,以及调度过程实时性和处理任务并行性的要求,提出一种适用于基于SOA的工业软件的任务调度算法。首先,对任务调度问题进行建模,... 针对采用面向服务架构(SOA)的工业软件的任务调度问题,考虑任务的多重属性,属性的随机性、时变性及耦合关系,以及调度过程实时性和处理任务并行性的要求,提出一种适用于基于SOA的工业软件的任务调度算法。首先,对任务调度问题进行建模,并设计用于评估任务重要程度的效用函数;然后,提出基于重要程度排序的调度算法(IRSA),按照重要程度递减的顺序对任务进行调度;最后,设计资源预留机制和抢占式调度机制,以提高IRSA的调度效率。实验结果表明,与先来先服务(FCFS)、最早截止时间优先(EDF)、最小松弛度优先(LLF)、固定优先级调度(FPS)这四种在线调度算法相比,当每秒任务到达数量为7.99时,IRSA使任务的平均响应时间减少55.83%~61.27%,且在所有性能指标上均具有明显优势,能够实现对基于SOA的工业软件的高效任务调度。 展开更多

关键词 面向服务架构 工业软件 任务调度 效用函数 资源预留机制 抢占式调度机制

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WebitOS内核的实现机制及性能分析 被引量：19

12

作者 张希元 赵海 +1 位作者 孙佩刚 罗玎玎 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期394-397,共4页

描述了WebitOS的体系结构,WebitOS采用模块化分层结构设计,包含设备驱动、实时内核及轻型TCP/IP协议栈等模块,功能完备;分析了WebitOS内核的实现机制:实时调度采用了基于优先级抢占的多任务调度机制,内存管理采用了最佳匹配的分配算法... 描述了WebitOS的体系结构,WebitOS采用模块化分层结构设计,包含设备驱动、实时内核及轻型TCP/IP协议栈等模块,功能完备;分析了WebitOS内核的实现机制:实时调度采用了基于优先级抢占的多任务调度机制,内存管理采用了最佳匹配的分配算法和边回收边整理的回收算法.在此基础上,从内核运行的时空开销、支持EI应用等角度对WebitOS内核的性能进行了测试.结果表明,WebitOS内核是一个实时、精简且高效的内核,特别适用于资源受限环境下开发嵌入式实时应用. 展开更多

关键词 嵌入式操作系统 硬实时 嵌入式INTERNET 抢占式调度 最佳分配算法

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基于混合架构的嵌入式实时操作系统设计 被引量：1

13

作者 黄强 徐伟华 吴一波 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第12期10-12,共3页

在嵌入式实时操作系统中,单独使用合作式调度或抢占式调度难以同时完全满足时间触发任务和事件触发任务调度的性能要求。针对该问题,结合不同调度方式和触发方式的优点,设计一个基于混合架构的嵌入式实时操作系统SinewOS。该系统支持时... 在嵌入式实时操作系统中,单独使用合作式调度或抢占式调度难以同时完全满足时间触发任务和事件触发任务调度的性能要求。针对该问题,结合不同调度方式和触发方式的优点,设计一个基于混合架构的嵌入式实时操作系统SinewOS。该系统支持时间/事件触发、合作式/抢占式的混合调度以及同等优先级任务的调度。实验结果证明,该系统具有良好的可预测性和时间确定性,事件响应速度快,代码空间要求低,适用范围广。 展开更多

关键词 混合架构 嵌入式实时操作系统 时间触发 事件触发 合作式调度 抢占式调度

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嵌入式操作系统的硬实时微内核设计 被引量：5

14

作者 郭杨 王新社 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2008年第1期115-118,共4页

目前的嵌入式实时操作系统存在着内核结构较为复杂、臃肿、稳定性不高、对硬实时应用支持不足等问题。针对这些问题,结合现有的操作系统内核理论及嵌入式实时系统的特殊需求,通过组件化的设计,将内核划分为核心态基本模块及用户态扩展模... 目前的嵌入式实时操作系统存在着内核结构较为复杂、臃肿、稳定性不高、对硬实时应用支持不足等问题。针对这些问题,结合现有的操作系统内核理论及嵌入式实时系统的特殊需求,通过组件化的设计,将内核划分为核心态基本模块及用户态扩展模块,提供多种进程间通讯(IPC)方式,并引入独特的硬实时抢占式调度机制,设计出一种精炼、稳定的硬实时微内核。通过这种设计思路成功开发出了昊鹏(Hopen)操作系统新版内核,应用于最新的3G手机产品上,取得了非常好的效果。 展开更多

关键词 嵌入式实时操作系统 硬实时 组件化 抢占式调度 微内核 昊鹏

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模拟实时系统的点区间优先级时间Petri网与TCTL验证 被引量：5

15

作者 何雷锋 刘关俊 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期2947-2963,共17页

时间Petri网为实时系统提供了一种形式化的建模方法,时间计算树逻辑(TCTL)为描述实时系统与时间相关的设计需求提供了一种逻辑化的表达方式,因此,基于时间Petri网的TCTL模型检测广泛应用于实时系统的正确性验证.然而对于一些涉及优先级... 时间Petri网为实时系统提供了一种形式化的建模方法,时间计算树逻辑(TCTL)为描述实时系统与时间相关的设计需求提供了一种逻辑化的表达方式,因此,基于时间Petri网的TCTL模型检测广泛应用于实时系统的正确性验证.然而对于一些涉及优先级的实时系统,例如多核多任务实时系统,这里不仅需要考虑任务之间的时间约束,还要考虑任务执行的优先级以及引入优先级带来的抢占式调度问题,致使相应的建模和分析变得更加困难.为此,提出了点区间优先级时间Petri网,通过在时间Petri网上定义变迁发生的优先级以及变迁的可挂起性,从而可以模拟实时系统的抢占式调度机制.首先,高优先级的任务抢占低优先级的任务所占用的资源,导致后者被中断;然后,前者执行完毕后释放资源;最后,后者再次获得资源,从中断的地方恢复.通过点区间优先级时间Petri网来模拟多核多任务实时系统,使用TCTL来描述它们的设计需求,设计了相应的模型检测算法,开发了相应的模型检测器以验证它们的正确性.通过一个实例,来说明该模型和方法的有效性. 展开更多

关键词 点区间优先级时间Petri网 多核多任务实时系统 时间计算树逻辑(TCTL) 模型检测 抢占式调度

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