[发明专利]基于LET编程模型的实时系统及任务构建方法

说明书

本发明公开了一种基于LET编程模型的实时系统，包括实时内核加速器和实时执行器；实时内核加速器包括，时间服务模块，用于提供机器周期精确的时间信息；时间触发任务管理模块，用于对时间触发的任务管理；时间触发赋值管理模块，用于对时间触发的赋值；实时执行器包括，硬件抽象层，提供中断管理和硬件加速器功能接口；任务TCB结构数据，由内核的任务初始化API生成；内核API，提供任务调度、任务管理接口。通过对时间触发的任务管理、时间触发的赋值和周期精确的时间服务的支持，达到方便快捷地开发出具有时间语义且周期精确的基于LET任务的实时系统的目的。

技术领域

本发明属于实时系统、计算机硬件加速技术领域，具体地涉及一种基于LET编程模型的实时系统及任务构建方法。

背景技术

实时性是实时系统最重要的特点。实时性是指系统的正确运行不仅要求输出结果正确，而且要求计算结果输出结果及时产生。在硬实时系统中，任务错过了预定的截止时限，有可能引发灾难性的后果。

但是，传统的体系结构如X86、MIPS为了追求平均性能，抛弃了对时间语义的支持；以及所有的编程抽象如汇编语言、C语言，都从程序逻辑上把时间的属性抽象掉。这些技术在一定程度上简化了编程难度，但是，当系统必须保证其时间属性(特别是硬实时系统)时，就无法简单地做到对时间语义的表达。

逻辑运行时间（LET）是支持显式描述系统时间行为的一种编程模型，该模型主要将任务抽象为三个部分分别调度执行，包括输入、计算和输出。输入和输出动作分别发生在逻辑时间的开始和结束时刻，且认为其执行过程在逻辑上瞬间完成，不消耗执行时间。任务的计算过程实现为可抢占的线程模型，在输入时刻被释放，且要求在输出时刻之前完成计算过程。在LET中，因任务的输入和输出不受任务实际执行过程的影响，能有效减少任务抖动，具有输入输出的可组合性。任务输入和输出之间的时间长度源自于系统的时间需求。

然而，现有的支持LET编程模型的系统大都基于传统的软硬件方式实现定时输入输出的语义。软件层面，由操作系统提供时钟服务。硬件方面，则需要专门能提供周期性的时钟中断的平台提供精确的时钟信号。此类系统的时间的精确度会受到时钟中断频率、时钟中断延迟以及时钟中断服务例程的实现效率的影响。因此大多数实时系统中，时间精度成为了影响系统满足时限要求的障碍。尤其在支持LET编程模型的系统中，时间精度对系统执行效率以及时间行为可预测性的影响尤为明显。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供了一种基于LET编程模型的实时系统及任务构建方法，包括硬件部分的实时内核加速器结构和软件部分的实时执行器结构。通过对时间触发的任务管理、时间触发的赋值和周期精确的时间服务的支持，达到方便快捷地开发出具有时间语义且周期精确的基于LET任务的实时系统的目的。

本发明的技术方案是：

一种基于LET编程模型的实时系统，包括实时内核加速器和实时执行器；所述实时内核加速器包括，

时间服务模块，用于提供机器周期精确的时间信息；

时间触发任务管理模块，用于对时间触发的任务管理；

时间触发赋值管理模块，用于对时间触发的赋值；

所述实时执行器包括，

硬件抽象层，提供中断管理和硬件加速器功能接口；

任务TCB结构数据，由内核的任务初始化API生成；

内核API，提供任务调度和任务管理的接口。

优选的，所述时间服务模块包括一加法器和一寄存器，所述寄存器保存系统复位后的CPU周期数，每个CPU周期到来时，加法器对该寄存器加一，记录CPU启动后的周期数。

优选的，所述时间触发任务管理模块包括，