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Timed SEFM:面向嵌入式实时控制系统的编程模型 被引量:1
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作者 刘杰 陈香兰 +1 位作者 李晓飞 李曦 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第10期19-26,共8页
实时任务的功能和其完成时间共同影响嵌入式控制系统的物理行为。传统的进程/线程模型缺乏时间语义,时间属性只能用优先级间接表达,任务的实际完成时间不具有确定性。Henzinger提出的LET(Logical Execution Time)编程模型用协作式的时... 实时任务的功能和其完成时间共同影响嵌入式控制系统的物理行为。传统的进程/线程模型缺乏时间语义,时间属性只能用优先级间接表达,任务的实际完成时间不具有确定性。Henzinger提出的LET(Logical Execution Time)编程模型用协作式的时间触发语义明确描述时间需求,但其所基于的操作系统仍沿用进程/线程模型,仍会引入时间不确定性。结合服务体/执行流模型SEFM(Servant/Exe-Flow Model)和LET模型,定义了一种时间确定的编程模型Timed SEFM,用改进的SEFM模型描述系统的功能行为,用LET描述系统的时间行为。把智能小车控制系统的实现作为研究实例。 展开更多
关键词 硬实时 控制系统 编程模型 时间可预测性 逻辑执行时间 服务体/执行流
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面向高超声速飞行器的高效智能计算系统
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作者 徐勇军 刘杭达 +1 位作者 安梓嘉 刁博宇 《导弹与航天运载技术(中英文)》 北大核心 2025年第4期53-58,80,共7页
以美国黑燕高超声速飞机的实时遥感分析为例,分析典型智能化高超声速飞行器对强实时、高能效智能计算的需求。在此基础上,分别从智能模型轻量化、软硬件协同编译优化和超异构融合计算硬件三个层次详细分析如何构建面向智能化高超声速飞... 以美国黑燕高超声速飞机的实时遥感分析为例,分析典型智能化高超声速飞行器对强实时、高能效智能计算的需求。在此基础上,分别从智能模型轻量化、软硬件协同编译优化和超异构融合计算硬件三个层次详细分析如何构建面向智能化高超声速飞行器的强实时、高能效智能计算系统,并给出系统集成示例。未来通过强实时高能效智能计算系统的加持,智能化高超声速飞行器将更具自主性、可靠性与群体协同能力,可推动空天跨域飞行变革和全球快速穿梭领域的智能化升级。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 智能化 强实时 高能效 智能计算系统
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同构多核平台上基于弱硬约束和优先级距离启发的任务划分算法
3
作者 龚伟强 韩建军 张昌安 《计算机科学》 北大核心 2025年第4期101-109,共9页
弱硬实时(Weakly-Hard Real-Time,WHRT)系统由于能够有效地利用计算资源,并且可以同时容忍部分作业的超时来保证系统的稳定性,因此在过去二十年中得到了极大的发展。然而,目前关于多核环境下弱硬实时任务调度的研究却较少,现有的基于全... 弱硬实时(Weakly-Hard Real-Time,WHRT)系统由于能够有效地利用计算资源,并且可以同时容忍部分作业的超时来保证系统的稳定性,因此在过去二十年中得到了极大的发展。然而,目前关于多核环境下弱硬实时任务调度的研究却较少,现有的基于全局调度的方案因任务迁移带来的高运行时开销,实际可行性受到了极大的限制;而作业级分区算法则通常忽略了弱硬约束下任务利用率的影响,因此任务集的可调度性性能不高。为了解决这些问题,基于单处理器的全局紧急调度(Global Emergency-Based Scheduling,GEBS),提出了一种弱硬约束启发的任务划分算法(Weakly-Hard-Constraint Aware Task Partition Algorithm,WHCA-TPA)和另一种优先级距离启发的任务划分算法(Priority-Distance-Aware Task Partition Algorithm,PDA-TPA)。WHCA-TPA考虑不同任务之间的干扰,对系统的利用率进行更合理的估计,并以此作为启发对任务进行更合理的分配。PDA-TPA通过减少同一核上不同优先级任务之间的抢占次数,来减少系统上下文切换的次数。将所提算法与现有的传统分区算法进行对比,大量的实验结果表明,WHCA-TPA在不同系统参数下都可以获得更高的可调度比例,并且和PDA-TPA在绝大部分情况下都能有效地降低运行时开销。 展开更多
关键词 多核处理器 实时系统 弱硬约束 利用率启发 分区算法
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容错多处理机中一种高效的实时调度算法(英文) 被引量:16
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作者 王健 孙建伶 +3 位作者 王新宇 杨小虎 王申康 陈俊波 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第10期2628-2636,共9页
针对基于主副版本容错的多处理机中独立的、抢占性的硬实时任务,提出了一种高效的调度算法——TPFTRM(task partition based fault tolerant rate-monotonic)算法.该算法将单机实时RM算法扩展到容错多处理机上,并且调度过程中从不使用... 针对基于主副版本容错的多处理机中独立的、抢占性的硬实时任务,提出了一种高效的调度算法——TPFTRM(task partition based fault tolerant rate-monotonic)算法.该算法将单机实时RM算法扩展到容错多处理机上,并且调度过程中从不使用主动执行的任务副版本,而仅使用被动执行和主副重叠方式执行的任务副版本,从而最大限度地利用副版本重叠和分离技术提高了算法调度性能.此外,TPFTRM根据任务负载不同将任务集合划分成两个不相交的子集进行分配;还根据处理机调度的任务版本不同,将处理机集合划分成3个不相交的子集进行调度,从而使TPFTRM调度算法便于理解、实现以及减少了调度所需要的运行时间.模拟实验对各种具有不同周期和任务负载的任务集合进行了调度测试.实验结果表明,TPFTRM与目前所知同类算法相比,在调度相同参数的任务集合时不仅明显减少了调度所需要的处理机数目,还减少了调度所需要的运行时间,从而证实了TPFTRM算法的高效性. 展开更多
关键词 硬实时 主副版本 容错 调度算法 多处理机 周期任务
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工业控制网络的研究现状及发展趋势 被引量:45
5
作者 胡毅 于东 刘明烈 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2010年第1期23-27,46,共6页
工业控制网络在工业通信及先进制造领域起到关键性作用。回顾了工业控制网络的发展历程,重点分析了工业以太网的实时通信技术,针对通信实时性的强弱性质将目前主流工业以太网进行了分类研究,将其划分为软实时、硬实时以及同步硬实时3类... 工业控制网络在工业通信及先进制造领域起到关键性作用。回顾了工业控制网络的发展历程,重点分析了工业以太网的实时通信技术,针对通信实时性的强弱性质将目前主流工业以太网进行了分类研究,将其划分为软实时、硬实时以及同步硬实时3类,重点探讨了各自的实时通信机制。同时阐述了正在进入工业控制领域的实时异构网络及无线网络,最后讨论了工业控制网络研究的技术难题,并提出了新的发展方向。 展开更多
关键词 工业控制网络 工业以太网 软实时 硬实时 同步硬实时
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WebitOS内核的实现机制及性能分析 被引量:19
6
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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短事务、强实时双机容错系统的研究 被引量:18
7
作者 李宏亮 金士尧 +1 位作者 胡华平 王志英 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期244-249,共6页
在军事、工业控制以及电子商务系统中存在着大量的高可用、短事务、强实时应用 .在这些应用中 ,采用双机系统具有较高的性能价格比 ,如何保证双机系统的强实时性、高可用度和服务“不断流” ,是其中的关键技术难题 .文中着重论述了系统... 在军事、工业控制以及电子商务系统中存在着大量的高可用、短事务、强实时应用 .在这些应用中 ,采用双机系统具有较高的性能价格比 ,如何保证双机系统的强实时性、高可用度和服务“不断流” ,是其中的关键技术难题 .文中着重论述了系统可用度、故障检测、结果判别和状态切换中的关键问题 .在理论的指导下 ,给出了实现策略和实际测试数据 .测试数据表明本方案完全满足系统的要求 ,并且在具体工程实践中得到了应用 ,取得了明显的效果 . 展开更多
关键词 双机容错系统 计算机 短事务 状态切换
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Linux实时抢占补丁研究及实时性能测试 被引量:17
8
作者 张晓龙 郭锐锋 +1 位作者 陶耀东 刘生 《计算机工程》 CAS CSCD 2014年第10期304-307,313,共5页
准确的量化数据可作为评测及选择实时Linux系统的参考依据。研究实时Linux系统中实时抢占补丁的关键特性,提出一种代码插桩的实时性能评测方法。在增加实时抢占补丁的Linux操作系统上加载运行测试程序,利用测试程序关键位置的代码探测... 准确的量化数据可作为评测及选择实时Linux系统的参考依据。研究实时Linux系统中实时抢占补丁的关键特性,提出一种代码插桩的实时性能评测方法。在增加实时抢占补丁的Linux操作系统上加载运行测试程序,利用测试程序关键位置的代码探测段来获取运行系统中的重要信息,以完成实时性能的评测。对基于数控平台上该实时系统的中断响应时间和上下文切换时间等评测指标进行测试,结果表明,与标准Linux系统的评测指标相比,该系统的中断响应时间和上下文切换时间分别约减少10%和99%,达到了硬实时系统的要求,满足数控应用的实时需求。 展开更多
关键词 实时Linux系统 实时抢占 实时性能 硬实时系统 代码插桩 数控平台
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一种实时异构系统的集成动态调度算法 被引量:12
9
作者 乔颖 邹冰 +2 位作者 方亭 王宏安 戴国忠 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第12期2251-2258,共8页
提出了一种实时异构系统的集成动态调度算法.该算法通过一个新的任务分配策略以及软实时任务的服务质量QoS(quality of service)降级策略,不仅以统一方式完成了对实时异构系统中硬、软实时任务的集成动态调度,而且提高了算法的调度成功... 提出了一种实时异构系统的集成动态调度算法.该算法通过一个新的任务分配策略以及软实时任务的服务质量QoS(quality of service)降级策略,不仅以统一方式完成了对实时异构系统中硬、软实时任务的集成动态调度,而且提高了算法的调度成功率.同时,还进行了大量的模拟研究.这些模拟以传统的近视算法为基准,将其应用在实时异构系统集成动态调度时的调度成功率与新算法进行比较,模拟结果表明,在多种任务参数取值下,新算法的调度成功率均高于传统的近视算法. 展开更多
关键词 实时异构系统 集成动态调度算法 服务质量 计算机网络
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基于自动机理论的分布式实时调度分析工具 被引量:7
10
作者 桂盛霖 罗蕾 +2 位作者 李允 于淼 徐建华 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期1236-1251,共16页
分布式实时系统是广泛应用在众多关键领域的一类复杂实时系统.为保证其上运行任务的实时性,传统基于最坏响应时间的调度分析方法往往包含了实际系统运行过程中无法达到的最坏情况,因此在这些情况下的分析结果过于悲观.基于自动机理论的... 分布式实时系统是广泛应用在众多关键领域的一类复杂实时系统.为保证其上运行任务的实时性,传统基于最坏响应时间的调度分析方法往往包含了实际系统运行过程中无法达到的最坏情况,因此在这些情况下的分析结果过于悲观.基于自动机理论的模型检测方法的好处在于能够穷尽地搜索整个系统状态空间,得到精确的分析结果.为了利用形式化方法的优势来精确分析分布式系统上任务的调度性,建立了分布式系统上的任务形式化模型,提出了行为自动机和环境自动机以分别描述任务的执行语义及其外部到达关系,把任务的调度性分析转换为对自动机网络位置的可达性进行分析,证明了在某些调度策略下的调度性的可判定性,并给出了满足调度可判定性调度策略的条件和范围.基于上述结论,实现了一个支持分布式系统任务实时调度分析工具SCT(schedulability checking tool),并与其他工具进行了分析精确度和性能的比较.比较结果显示,SCT可以提供最为精确的分析结果,但同时也具有最长的分析时间. 展开更多
关键词 分布式系统 硬实时 调度性分析 行为自动机 环境自动机
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硬实时系统中基于软件容错模型的容错调度算法 被引量:11
11
作者 丁万夫 郭锐锋 +1 位作者 秦承刚 郭凤钊 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期691-698,共8页
在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因此硬实时系统必须具有实时性和可靠性保障.软件容错模型是提高硬实时系统容错能力的一种有效方法.针对硬实时系统中容错优先级两种分配策略存在的不足,基于软件容错模型提出了一... 在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因此硬实时系统必须具有实时性和可靠性保障.软件容错模型是提高硬实时系统容错能力的一种有效方法.针对硬实时系统中容错优先级两种分配策略存在的不足,基于软件容错模型提出了一种容错优先级可提升的双重优先级分配策略.该方法通过为替代版本分配双重优先级,不仅能够提高硬实时系统的容错能力,同时还能够显著减少任务间的抢占次数.为了获得双重优先级分配的最佳策略,基于任务最坏响应时间的可调度性分析,首先提出了一种最大的双重优先级配置搜索算法(MDPCSA).然后结合MDPCSA算法,提出了一种最优的双重优先级配置搜索算法(ODPCSA).仿真实验表明,与两种分配策略相比,在提高系统容错能力和降低抢占开销方面更为有效. 展开更多
关键词 硬实时系统 软件容错模型 容错调度 可调度性分析 最坏响应时间
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强实时系统静态优先级调度的可调度性分析 被引量:7
12
作者 彭良智 戴金海 +1 位作者 桂先洲 单懿 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 1999年第12期13-15,共3页
文章在系统阐述和借鉴经典的强实时系统静态优先级调度理论的基础上,通过引入忙周期的概念,分析了任务时限超过任务周期的实时系统任务集的可调度特性,拓宽了该理论的应用范围,更有利于实时系统的设计者对任务的运行时间行为进行事... 文章在系统阐述和借鉴经典的强实时系统静态优先级调度理论的基础上,通过引入忙周期的概念,分析了任务时限超过任务周期的实时系统任务集的可调度特性,拓宽了该理论的应用范围,更有利于实时系统的设计者对任务的运行时间行为进行事前分析与预测。 展开更多
关键词 可调度性 实时系统 静态优先级调度 算法
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基于裁剪的弱硬实时调度算法 被引量:6
13
作者 吴彤 金士尧 +1 位作者 刘华锋 陈积明 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期1837-1846,共10页
针对当前弱硬实时调度算法无法保证超过窗口长度的执行序列的满足率达到一定比例的问题,基于(m^-,p)弱硬实时约束,提出了一种基于裁剪的调度算法(cut-down based scheduling,简称CDBS).由于判断(m^-,p)约束是否满足需要遍历任务的整个... 针对当前弱硬实时调度算法无法保证超过窗口长度的执行序列的满足率达到一定比例的问题,基于(m^-,p)弱硬实时约束,提出了一种基于裁剪的调度算法(cut-down based scheduling,简称CDBS).由于判断(m^-,p)约束是否满足需要遍历任务的整个执行序列,因此判断复杂度很大.为此,提出一种高效的裁剪执行序列的算法,同时证明其正确性,并利用适当的数据结构,使得计算复杂度与序列长度无关,通过实验说明其降低计算复杂度的有效性.进一步与其他经典实时调度算法(EDF(earliest deadline first),DBP(distance-based priority),DWCS(dynamic window constraint schedule))进行比较,验证该算法与其他算法具有相当的性能. 展开更多
关键词 弱硬实时 动态失效 执行序列 CDBS(cut-down based scheduling) 转折点
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光纤通道交换机在强实时约束下的分组调度 被引量:9
14
作者 林强 熊华钢 张其善 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期570-575,共6页
以光纤通道交换网络强实时约束下的性能研究为背景,采用实时通信中的周期性任务模型,提出了负载匹配的加权轮循分组调度,导出了在该方法下网络消息集严格实时的充要条件,以最差情形下强实时的网络可达负载率为性能衡量指标推证了采用该... 以光纤通道交换网络强实时约束下的性能研究为背景,采用实时通信中的周期性任务模型,提出了负载匹配的加权轮循分组调度,导出了在该方法下网络消息集严格实时的充要条件,以最差情形下强实时的网络可达负载率为性能衡量指标推证了采用该算法的优越性并通过仿真进行了验证. 展开更多
关键词 光纤通道 交换结构 强实时约束 分组调度 负载率
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多处理器硬实时系统的抢占阈值调度研究 被引量:11
15
作者 彭浩 韩江洪 +1 位作者 陆阳 张建军 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期1177-1186,共10页
在实时系统中,抢占在提高系统灵活性的同时带来额外的系统开销,特别在多处理器平台上抢占导致的作业迁移会造成相当大的性能下降,减少不必要的抢占是硬实时系统研究的重要方向.抢占阈值调度是处于抢占调度和不可抢占调度之间的一种混合... 在实时系统中,抢占在提高系统灵活性的同时带来额外的系统开销,特别在多处理器平台上抢占导致的作业迁移会造成相当大的性能下降,减少不必要的抢占是硬实时系统研究的重要方向.抢占阈值调度是处于抢占调度和不可抢占调度之间的一种混合调度方法,在保持调度能力的基础上限制抢占.基于截止期分析建立了多处理器硬实时系统抢占阈值调度的可调度性判定条件,针对抢占阈值调度提出一种改进的优先级分配算法OPA-MLL,并建立了抢占阈值分配(preemption threshold assignment,PTA)算法.仿真结果表明,采用OPA-MLL算法和PTA算法分别给任务集分配优先级和抢占阈值时,可调度任务集比率明显提高,同时能最大程度限制抢占次数. 展开更多
关键词 多处理器 硬实时系统 抢占阈值 可调度判定 优先级分配 抢占阈值分配
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应用层组播的最小延迟生成树算法 被引量:37
16
作者 曹佳 鲁士文 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第10期1766-1773,共8页
实时传输是应用层组播技术的一个主要应用领域,对网络延迟有严格的限制.保证低延迟组播成功的关键在于构建高效的应用层组播树,研究构建最小延迟应用层组播树的算法.首先分析影响延迟的3个因素:链路的传输时间、结点的发送/转发时间和... 实时传输是应用层组播技术的一个主要应用领域,对网络延迟有严格的限制.保证低延迟组播成功的关键在于构建高效的应用层组播树,研究构建最小延迟应用层组播树的算法.首先分析影响延迟的3个因素:链路的传输时间、结点的发送/转发时间和结点度,然后把求解应用层组播树的问题抽象成对边和点都带权的有向图求解“度约束最小延迟生成树”的问题,同时证明这个问题属于NP-hard,并且提出了两类启发式近似算法:基于度的算法和基于最大延迟路径的算法.最后通过模拟实验说明了所提出算法的有效性. 展开更多
关键词 应用层组播 最小延迟生成树 NP-hard 实时传输
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并行与分布硬实时系统的调度 被引量:11
17
作者 毛羽刚 金士尧 张拥军 《计算机科学》 CSCD 北大核心 1999年第9期51-54,共4页
一、前言实时系统是工作在时间约束下的系统,与一般计算机系统的主要区别是引入了时间概念,这大大地影响了系统的设计、验证和实现。实时系统不但要保证计算结果的逻辑正确性,而且要在规定的时间内完成计算。如果某个实时任务没有按时完... 一、前言实时系统是工作在时间约束下的系统,与一般计算机系统的主要区别是引入了时间概念,这大大地影响了系统的设计、验证和实现。实时系统不但要保证计算结果的逻辑正确性,而且要在规定的时间内完成计算。如果某个实时任务没有按时完成,则可能导致整个系统失败,甚至引起灾难性后果。这类实时系统被称为硬实时(hard real-time)系统。例如,核电厂或导弹控制系统等。 展开更多
关键词 实时系统 调度 硬实时系统 操作系统
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分布强实时系统的可预测性研究 被引量:5
18
作者 毛羽刚 金士尧 +1 位作者 张拥军 胡华平 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2000年第6期661-667,共7页
分布强实时系统在国防、航空、航天等领域具有重要作用.可预测性是它的一个主要特点.针对一种分布强实时系统原型,分析和评测了影响强实时系统可预测性的诸延迟因素.给出了一种实时操作系统各种开销的测试方法和结果,建立了分布环... 分布强实时系统在国防、航空、航天等领域具有重要作用.可预测性是它的一个主要特点.针对一种分布强实时系统原型,分析和评测了影响强实时系统可预测性的诸延迟因素.给出了一种实时操作系统各种开销的测试方法和结果,建立了分布环境下强实时任务响应时间和FDDI网络延迟上限的计算模型,并进行了实例分析.实验结果说明所做工作的正确性,对于分布强实时系统的设计与时间正确性验证具有重要意义. 展开更多
关键词 强实时系统 可预测性 响应时间 实时操作系统
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基于RTEMS的软件容错系统设计 被引量:5
19
作者 李小群 张文君 +3 位作者 潘远明 肖贺 郭亮 姜志颖 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2009年第3期911-913,共3页
在空间环境下运行的计算机系统,高空辐射可能引发各种各样的异常或错误而导致故障。为了提高系统的可靠性,同时尽可能减少对系统实时性能的影响,需要对其进行有效的容错。针对节点和应用软件的故障检测和故障恢复进行研究与分析,提出了... 在空间环境下运行的计算机系统,高空辐射可能引发各种各样的异常或错误而导致故障。为了提高系统的可靠性,同时尽可能减少对系统实时性能的影响,需要对其进行有效的容错。针对节点和应用软件的故障检测和故障恢复进行研究与分析,提出了多种灵活有效的软件容错策略与设计方案,并基于四节点的多机硬件体系结构和RTEMS软件操作系统,设计并实现了一个系统原型。运行结果显示,该方案有效地提高了嵌入式实时系统的可靠性。 展开更多
关键词 实时多处理器系统 软件容错 高可用 高可靠 硬实时
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工业机器人控制系统的开放性与实时性研究 被引量:12
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作者 韦文求 谢存禧 +1 位作者 张铁 庄焕伟 《现代制造工程》 CSCD 2007年第3期109-112,共4页
针对工业机器人系统对开放性和实时性能的需求,从硬件和软件两方面详细讨论机器人控制器在开放性和实时性上的要求以及目前的研究进展,并从这两方面构建了基于ARM7微处理器运动控制板的SCARA机器人的控制系统,充分利用嵌入式技术、CAN... 针对工业机器人系统对开放性和实时性能的需求,从硬件和软件两方面详细讨论机器人控制器在开放性和实时性上的要求以及目前的研究进展,并从这两方面构建了基于ARM7微处理器运动控制板的SCARA机器人的控制系统,充分利用嵌入式技术、CAN总线技术、SoC技术等多项技术,同时将RTAI(Real Time Application Interface)和uClinux相结合组成双核嵌入式实时系统,保证系统具有较强的开放性和硬实时性,最后通过实验验证了系统的可行性和较好的实时性能。 展开更多
关键词 开放式控制系统 分层结构设计 硬实时性 RTAI
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