[发明专利]多媒体计算机操作系统及方法

说明书

本发明一般性地涉及计算机操作系统，更准确地说是涉及适合于多任务工作的那些计算机操作系统，特别是在需要硬的、实时结果的环境，例如流行在多媒体计算机系统的应用。

硬的，实时任务执行的调度已经是许多研究报告及论文的研究对象。在这些研究论文中，下面几篇有广泛代表性，它们描述了所面临的一般问题：

V.Gafni，“硬实时系统运行的一种模式”，PP.69-74，IFAC实

时程序设计国际会议，巴伦西牙，西班牙。1988年版。

Henn，“硬、实时环境下可行的处理器分配”，实时系统期刊(

The Journal of Real-Time Systems)Vol.1，PP.77～93，

1989年版，Kluwer研究院出版公司。

Xu and Parnas，“具有释放时间，截止时间，优先规定，以

及互斥关系的调度技术”，IEEE软件工程会刊，Vol.16，No，3

，1990年3月，pp.360-369Chetto and thetto，”对分布式硬实

时系统中调度任务的可行性测试”，APII，Vol.24，1990年，

PP.239-252，AFCET 1990年版。

在硬，实时操作环境下，任何任务执行的保用结果都必须通过一个固定的或“硬”的截止时间来得到，否则需要任务结果的应用就将失败，和/或其他等待执行的任务就可能受到不利影响。为了解决这个问题，每当一个作为多任务系统活动任务的新任务被调用时，通常采用诸如上述几篇论文中所提到的调度算法实现任务执行调度。一般的作法是：每当一个任务的到达时间或起动时间或调用时间发生时，将所要执行的任务送到执行队列或调度表中，同现正执行或在等待执行机会的其他任务一起，根据每个任务的优先级，将任务重新排队。这种方法相当于实施一个“N”阶排序程序，其中所需的最坏情况的排序重复数取决于执行队列中当前的任务数。

一般人们所熟悉和推荐的方法是：在硬的、实时计算机系统中，任务调度最好根据各个任务的相对完成截止时间，通过对当前活动任务排队来进行，具有最早完成截止时间的就具有最高优先级。(参见llenn，Xu等或Chetto等前面所引用过的论文)。然而，已经证明，完成这样一种方法的实际系统的建立是非常困难的。现执行任务中断的可能性以及在任务转换和执行调度表重新排序时的额外开销(over head)的处理器资源的消耗都可能变成起抑制作用的部分。如

Xu等人提到的那样，对于有些任务或部分任务可能是可剥夺的而有些任务是不可剥夺的这类更普遍的问题，存在许多未公布的解决方法。Xu等人提出的解决方法是采用“最早截止时间优先”的策略，但仍然存在很复杂的分支和受限的重新排序过程，不适用于实时按优先级重排队。

在硬的实时环境下，当现执行任务的剥夺(中断)被批准时，已按优先级排序的任务的实时重新排队必须以有效的方式处理，否则，应付临界执行截止时间的能力就会由于在调度方法中调用的额外开销处理而丧失。Gafni(西班牙)提出了一种叫做“Reactive Sys-tems Execulive”(RSEX)的方法。这种方法采用最早截止时间准则在单处理机系统上进行优先级排队，但必须保持对所经过时间的跟踪，修改每个等待执行任务的剩余时间(P.72)并且还必须根据增加新的调用任务来修改任务表。这种方法改变优先级顺序并会导致已被中断的任务由于被新调用的、有较高优先级的任务占去了优先权而被中止。在动态改变任务组合时(例如在多媒体应用中所遇到的)，这种作法就会导致不必要的处理，而且，或许还会在新调用的任务中有最高优先级，而它的执行周期要用掉的剩余时间多到使调度表中的其它任务不能完成时，导致完成截止时间的实际丢失。换句话说，具有最早所需的完成截止时间的中断任务可能获得执行的优先级，并用去很多剩余时间，以致使另一个任务，例如在中断发生前正在运行的那个任务，在高优先级中断任务已经运行完成以后，不能留下足够的时间来完成调度。