截止期限约束非精确混合关键系统调度可行性分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种截止期限约束非精确混合关键系统调度可行性分析方法，其包括：根据截止期限约束非精确混合关键任务调度模型，确定系统模式转换策略；得出非精确混合关键系统在低模式调度可行的充分条件；根据第一预设公式或第二预设公式确定低关键层次作业的处理器需求，再计算低关键层次任务τ

【技术实现步骤摘要】
截止期限约束非精确混合关键系统调度可行性分析方法


[0001]本专利技术涉及实时系统以及混合关键系统的实时调度
，特别是一种截止期限约束非精确混合关键系统调度可行性分析方法。

技术介绍

[0002]随着计算机技术的快速发展，嵌入式实时系统的发展趋势是将多个不同层次的应用集成到同一个共享平台，以满足功耗、体积、重量等限制，从而形成混合关键系统。混合关键级系统通常都定义有自己的安全级别，例如，在汽车安全认证标准ISO 26262中，有4个关键层次，ASIL(Automotive Safety and Integrity Level，汽车安全和完整性层次)A
‑
D，其中D是最高关键层次，A是最低等级；在航空电子安全认证标准DO
‑
178C中，有5个关键层次A
‑
E，其中A是最高关键层次，E是最低关键层次。因此，混合关键系统的最典型应用即在汽车电子领域和航空领域，例如自动驾驶汽车控制系统与无人机控制系统都是混合关键系统的典型应用。
[0003]对于混合关键系统而言，不仅要确保系统能够正确输出结果，而且要确保任务在其规定的时间内完成执行，所以系统的调度可行性至关重要，它是保障系统安全的最重要手段。
[0004]目前常用的混合关键系统的可行性分析方法大多数针对经典的混合关键任务模型，且假设任务的相对截止期限等于其周期，这与实际的工业产品并不符合。更重要的是，现有技术所采用的混合关键系统的可行性分析方法时间复杂度高、系统调度比例低，无法满足混合关键系统的调度与验证需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供了一种截止期限约束非精确混合关键系统调度可行性分析方法，旨在解决现有技术所采用的混合关键系统的可行性分析方法时间复杂度高、系统调度比例低，无法满足混合关键系统的调度与验证需求的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种截止期限约束非精确混合关键系统调度可行性分析方法，其包括以下步骤：根据截止期限约束非精确混合关键任务调度模型，确定系统模式转换策略；基于任务区间的长度与非精确混合关键任务集Γ在低模式的处理器需求之间的关系，得出非精确混合关键系统在低模式调度可行的充分条件；根据第一预设公式或第二预设公式确定低关键层次作业的处理器需求，再计算低关键层次任务τ
i
在高模式的处理器需求；根据第三预设公式确定高关键层次作业的处理器需求，再计算高关键层次任务τ
j
在高模式的处理器需求；基于低关键层次任务τ
i
在高模式的处理器需求、高关键层次任务τ
j
在高模式的处理器需求，得到非精确混合关键任务集Γ在高模式的处理器需求，并根据任务区间的长度与非精确混合关键任务集Γ在高模式的处理器需求之间的关系，得出非精确混合关键系统在高模式调度可行的充分条件。
[0007]可选的，根据截止期限约束非精确混合关键任务调度模型，确定系统模式转换策
略，具体包括：截止期限约束非精确混合关键系统由n个相互独立的非精确混合关键偶发任务τ
i
组成，即Γ＝{τ1,τ2,
…
,τ
n
}，其中1≤i≤n，i为整数；非精确混合关键偶发任务τ
i
以四元组(Ti，Li，Ci(*)，Di)表示，其中T
i
为τ
i
的周期，任务在其周期内只释放一个作业；L
i
为τ
i
的关键层次，当L
i
的值为LO时，τ
i
为低关键层次任务，当L
i
的值为HI时，τ
i
为高关键层次任务；在Ci(*)中，*为LO或HI，*为LO时，C
i
(LO)为τ
i
在低模式的最坏执行时间，*为HI时，C
i
(HI)为τ
i
在高模式的最坏执行时间；D
i
为τ
i
的相对截止期限，D
i
≤T
i
；若τ
i
是高关键层次任务，即L
i
＝HI，C
i
(HI)≥C
i
(LO)；否则，C
i
(HI)≤C
i
(LO)；系统的模式转换策略具体为：系统开始时处于低模式；当高关键层次任务τ
i
的执行时间超过τ
i
在低模式的最坏执行时间C
i
(LO)，且没有完成执行，则系统由低模式切换至高模式。
[0008]可选的，低模式是指任何任务τ
i
的执行时间都不超过τ
i
在低模式的最坏执行时间C
i
(LO)；高模式是指任何任务τ
i
的执行时间都不超过τ
i
在高模式的最坏执行时间C
i
(HI)。
[0009]可选的，系统由低模式切换至高模式是利用关键层次感知动态优先级策略调度非精确混合关键任务集Γ；高关键层次感知动态优先级策略具体为，使用最早截止期限优先策略调度所有任务，且在保证低关键层次任务不错过截止期限的情况下，延迟低关键层次任务执行。
[0010]可选的，基于任务区间的长度与非精确混合关键任务集Γ在低模式的处理器需求之间的关系，得出非精确混合关键系统在低模式调度可行的充分条件，具体包括：当非精确混合关键任务集Γ在低模式的处理器需求小于或等于任务区间的长度时，调度可行；否则，调度不可行；即，得出非精确混合关键系统在低模式调度可行的充分条件如下：
[0011][0012]其中，为任务区间的长度，且H为任务集的超周期，是任务集Γ在低模式的处理器需求，具体计算公式如下：
[0013][0014]其中，为任务τ
i
在低模式的处理器需求，计算公式如下：
[0015][0016]可选的，根据第一预设公式或第二预设公式确定低关键层次作业的处理器需求，再计算低关键层次任务τ
i
在高模式的处理器需求，至少包括：若A
i
＜A
m
，则采用第一预设公式确定低关键层次作业的处理器需求若A
i
≥A
m
，则采用第二预设公式确定低关键层次作业的处理器需求其中，A
i
是低关键层次作业的到达时间，A
m
是高关键层次任务τ
m
释放作业的时间，且该作业在t
s
时刻触发系统模式转换；第一预设公式如下：
[0017][0018]其中，mod(τ
i
,A
m
)表示低关键层次任务τ
i
释放作业的时间与A
m
之间的时间间隔，根据A
m
、τ
i
的周期T
i
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种截止期限约束非精确混合关键系统调度可行性分析方法，其特征在于，包括：根据截止期限约束非精确混合关键任务调度模型，确定系统模式转换策略；基于任务区间的长度与非精确混合关键任务集Γ在低模式的处理器需求之间的关系，得出非精确混合关键系统在低模式调度可行的充分条件；根据第一预设公式或第二预设公式确定低关键层次作业J
iL
的处理器需求，再计算低关键层次任务τ
i
在高模式的处理器需求；根据第三预设公式确定高关键层次作业J
jH
的处理器需求，再计算高关键层次任务τ
j
在高模式的处理器需求；基于低关键层次任务τ
i
在高模式的处理器需求、高关键层次任务τ
j
在高模式的处理器需求，得到非精确混合关键任务集Γ在高模式的处理器需求，并根据任务区间的长度与非精确混合关键任务集Γ在高模式的处理器需求之间的关系，得出非精确混合关键系统在高模式调度可行的充分条件。2.根据权利要求1所述的截止期限约束非精确混合关键系统调度可行性分析方法，其特征在于：根据截止期限约束非精确混合关键任务调度模型，确定系统模式转换策略，具体包括：截止期限约束非精确混合关键系统由n个相互独立的非精确混合关键偶发任务τ
i
组成，即Γ＝{τ1,τ2,
…
,τ
n
}，其中1≤i≤n，i为整数；非精确混合关键偶发任务τ
i
以四元组(Ti，Li，Ci(*)，Di)表示，其中T
i
为τ
i
的周期，任务在其周期内只释放一个作业；L
i
为τ
i
的关键层次，当L
i
的值为LO时，τ
i
为低关键层次任务，当L
i
的值为HI时，τ
i
为高关键层次任务；在Ci(*)中，*为LO或HI，*为LO时，C
i
(LO)为τ
i
在低模式的最坏执行时间，*为HI时，C
i
(HI)为τ
i
在高模式的最坏执行时间；D
i
为τ
i
的相对截止期限，D
i
≤T
i
；若τ
i
是高关键层次任务，即L
i
＝HI，C
i
(HI)≥C
i
(LO)；否则，C
i
(HI)≤C
i
(LO)；系统的模式转换策略具体为：系统开始时处于低模式；当高关键层次任务τ
i
的执行时间超过τ
i
在低模式的最坏执行时间C
i
(LO)，且没有完成执行，则系统由低模式切换至高模式。3.根据权利要求2所述的截止期限约束非精确混合关键系统调度可行性分析方法，其特征在于：低模式是指任何任务τ
i
的执行时间都不超过τ
i
在低模式的最坏执行时间C
i
(LO)；高模式是指任何任务τ
i
的执行时间都不超过τ
i
在高模式的最坏执行时间C
i
(HI)。4.根据权利要求2所述的截止期限约束非精确混合关键系统调度可行性分析方法，其特征在于：系统由低模式切换至高模式是利用关键层次感知动态优先级策略调度非精确混合关键任务集Γ；高关键层次感知动态优先级策略具体为，使用最早截止期限优先策略调度所有任务，且在保证低关键层次任务不错过截止期限的情况下，延迟低关键层次任务执行。5.根据权利要求2所述的截止期限约束非精确混合关键系统调度可行性分析方法，其特征在于：基于任务区间的长度与非精确混合关键任务集Γ在低模式的处理器需求之间的关系，得出非精确混合关键系统在低模式调度可行的充分条件，具体包括：当非精确混合关键任务集Γ在低模式的处理器需求小于或等于任务区间的长度时，调度可行；否则，调度不可行；即，得出非精确混合关键系统在低模式调度可行的充分条件如下：dbf
LO
(Γ,l)≤l；其中，l为任务区间的长度，且0<l≤H，H为任务集的超周期，dbf
LO
(Γ,l)是任务集Γ在低
模式的处理器需求，具体计算公式如下：其中，dbf
LO
(τ
i
,l)为任务τ
i
在低模式的处理器需求，计算公式如下：6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忆文，王成，郑彬彬，胡善辉，
申请(专利权)人：厦门帝恩思科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：