[发明专利]一种基于任务模糊多特征的嵌入式实时调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体地说是一种基于任务模糊多特征的嵌入式实时 调度方法。

背景技术

嵌入式实时系统是目前计算机领域最重要的应用和研究方向，该系统的主要 特点为：1、系统中的任务一般均为周期任务，即任务在固定的时间间隔重复执行； 2、任务的调度机制通常基于优先级驱动，即优先级高的任务最先得到运行；3、 每一周期任务往往对应一截止期限，系统应尽可能满足重要任务在截止期限到来 之前完成。嵌入实时系统中被调度的实时任务可形式化地描述为：

τ_i＝(S_i，C_i，D_i，T_i)，0＜C_i≤D_i，0＜P_i，0≤S_i

其中，S_i为任务的到达时间；C_i为任务的最坏执行时间；D_i为任务的相对截止 期限；T_i为任务的周期。

对于周期任务τ_i的第k次执行(k≥1)，其就绪时间为S_i+(k-1)*T_i，最大 计算时间为C_i；截止期限为S_i+(k-1)*T_i+D_i。周期任务在每个周期的一次执行可 称为该周期任务的一个实例或一次执行请求。

对于如何确定嵌入式实时系统中任务的最终调度优先级，通常有静态与动态 两种方式。在静态方式中，任务的最终调度优先级是由其静态特征(如任务的关 键度、周期长短)确定的；而动态方式是根据任务的动态特征决定的，如根据任 务的已执行时间比例或任务的截止期限距离确定其最终的调度优先级。根据嵌入 式实时周期任务的特点，其参与调度的任务控制块数据结构中通常增加如下信息 域：

任务周期：表示任务需重复执行的时间间隔；

任务到达时间：即任务的产生时刻，一般假定任务产生时便进入就绪状态， 等待调度执行；

任务的相对截止期限：任务完成的时间限制，通常相对于其执行周期而言， 该时间值可能大于或小于其中期，但通常等于其周期值；

任务的最坏估计执行时间：由于任务的执行时间通常只有在执行完毕后才能 得到精确值，故在任务执行之前只能给出一个最坏情形下的估计值；

任务的负载：也称为任务的CPU利用率，是指任务运行占有CPU的比例， 周期任务的负载定义为任务的执行时间(通常为最坏估计执行时间)与任务周期 的比值；整个嵌入式实时系统的负载则定义为该系统中所有任务的任务负载之和。

在嵌入式实时系统中两种最经典的调度方法分别为单调速率调度算法和最短 截止期限距离驱动方法。

1、在单调速率调度方法中，任务周期最短的优先级最高，从而优先得到运行， 其实现步骤如下：

步骤一系统初始化

系统初始化包括1)根据任务的特征在任务控制块中对任务周期，截止期限、 最坏估计执行时间及任务负载的赋值与计算；2)系统中所有就绪任务按其周期长 短在就绪队列中排序，周期越短，在就绪队列中的位置越靠前，如果周期相同， 则按其最坏估计时间排序，最坏估计时间小的排前面。

步骤二任务调度

当任务调度发生时，取就绪队列队首的任务参与执行，即任务周期最短的任 务优先获得执行权。

步骤三就绪队列的调整

当当前任务执行完毕或阻塞，或有新的周期任务重新就绪，则需按任务周期 重新排序。

由于嵌入式实时系统中任务的周期通常是固定不变的，故该方法为静态调度 方法。

2、最短截止期限距离驱动方法规定离截止期限最近的任务优先权最高，最先 被调度。由于不同时刻调度发生时各任务离截止期限的时间距离是动态变化的， 所以该算法是一种动态确定优先级的调度方法。

为了实现该调度方法，需在任务控制块中增加动态记录任务的截止期限距离 的信息域。

最短截止期限驱动方法的步骤如下：

步骤一系统初始化