[发明专利]一种多核实时嵌入式系统的任务调度方法

说明书

本发明涉及一种多核实时嵌入式系统的任务调度方法，应用于可互相抢占缓存的任务组成的任务集，任务集中各个任务，被基于任务的截止时间按指定顺序进行调度，其中方法包括：针对待调度的紧急任务，当紧急任务无法在各个处理器核心中以非抢占方式调度时，遍历各个处理器核心，针对当前处理器核心重新制定调度计划并重新分配紧急任务的锁定内容和历史任务的锁定内容占用的缓存空间；在重新分配缓存空间后，根据各个处理器核心中紧急任务的WCET，调度紧急任务至其中一个处理器核心，解决了通过协调任务调度和缓存分配的关系，提升嵌入式系统执行效率的问题。

技术领域

本发明涉及嵌入式处理器领域，具体涉及一种多核实时嵌入式系统的任务调度方法。

背景技术

高速缓存被广泛应用于现代处理器中，用以弥补处理器和片外存储器之间的速度差距。然而，由于不可预测的内存访问延迟，高速缓存也使得计算任务的WCET(Worst-caseExecution Time，最坏执行时间)变得非常困难。现代嵌入式处理器中使用高速缓存锁定机制来缓解缓存的不可预测性问题。具有两级缓存的多核处理器在现代高性能嵌入式系统中得到了越来越多的应用。一个典型的嵌入式系统由一系列任务集合组成。这些任务可能受到时间限制，例如任务的发布时间和截止时间。对于硬实时嵌入式系统，设计者需要在设计阶段构造一个满足所有约束条件(包括时间约束)的可行调度。然而，高速缓存锁定机制的使用使得在具有高速缓存锁定机制的处理器体系结构上为一组任务构造可行的调度变得更加复杂。一方面，为了构造一个可行的调度，任务调度器需要知道每个任务的WCET。另一方面，每个任务的WCET的计算取决于多种因素，包括分配给每个相关任务的每个缓存的大小、为每个任务选定作为缓存锁定内容的数据集和指令集、每个任务选定的数据集和指令集的锁定点，以及两个任务是否可以共享缓存的一部分，因此，如何构造一种任务调度方法，尤其是在紧急任务出现时，在满足所有约束的条件下，从而妥善协调任务调度次序和缓存锁定交织在一起的依赖关系，提高嵌入式系统的执行效率，是亟待我们综合考虑，综合解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对实时嵌入式系统领域最常见的具有时间约束的多任务模型，提供了一种多核实时嵌入式系统的任务调度方法，解决了在满足多个任务时间约束的前提下，最大程度地降低系统最差响应时间的技术问题，提高了嵌入式系统执行效率。

本发明技术方案：

根据第一方面，一种多核实时嵌入式系统的任务调度方法，应用于可互相抢占缓存的任务组成的任务集，所述任务集中的各个任务，按基于任务的截止时间按指定顺序进行调度，所述方法包括：

针对待调度的紧急任务，当所述紧急任务无法在各个处理器核心中以非抢占方式调度时，遍历所述各个处理器核心，针对当前处理器核心重新制定调度计划并重新分配所述紧急任务的锁定内容和历史任务的锁定内容占用的缓存空间；

在重新分配缓存空间后，根据所述各个处理器核心中所述紧急任务的WCET，调度所述紧急任务至其中一个处理器核心。

可选地，任务集中的各个任务，按基于任务的截止时间按指定顺序进行调度，包括：

将任务集中的各个任务的截止时间按最早截至时间优先(EDF)顺序排序；

根据最早截至时间优先(EDF)递增的顺序，对应调用所述任务集中的任务。

可选地，所述紧急任务无法在各个处理器核心中以非抢占方式调度时，遍历所述各个处理器核心，针对当前处理器核心重新制定调度计划并重新分配所述紧急任务的锁定内容和历史任务的锁定内容占用的缓存空间，包括：

将缓存空间的分配为一级缓存空间和二级缓存空间；

一级缓存空间只有对应的单个处理器核心能够使用，针对嵌入式系统的单个处理器核心，根据所述紧急任务与在该处理器核心上运行的历史任务的紧急程度绘制本地有向无环图，反应该一级缓存空间所对应的单个处理器核心上的任务使用一级缓存空间的情况；