[发明专利]面向实时控制系统的降低任务延迟的设计方法

摘要

本发明公开了一种面向实时控制系统的降低任务延迟的设计方法。本发明针对实时控制系统设计中采用完全不可抢占调度资源利用率低，采用提前任务截止期减小延迟效果有限等缺点，提出了利用固定抢占点调度来减小任务的输入输出延迟和采样延迟从而提高任务的控制性能。本发明重点考虑了最后一段不可抢占区域对输入输出延迟和采样延迟造成的影响，设计了降低任务输入输出延迟和采样延迟的方法，得到了在何种情形下可利用固定抢占点调度算法来减小输入输出延迟和采样延迟以提高控制系统的控制性能。

主权项

面向实时控制系统的降低任务延迟的设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：判断输入任务集是否在完全可抢占固定优先级调度下可调度；步骤二：只有对于在完全可抢占固定优先级调度下可调度的任务集，才可通过计算临界时刻后第一个实例的最大响应时间来计算任务最大不可抢占区域大小；步骤三：将控制任务最后一段设置为最大的不可抢占区域，具体是：(1)计算造成最大输入输出延迟时刻；该时刻对应于所有高优先级任务的同步释放，且该时刻距该任务开始执行仅有一段极小的时间；(2)计算最大输入输出延迟；将最大输入输出延迟的计算分为三个部分，即该任务开始运行到造成最大输入输出延迟时刻之间的一段极小的时间ε，除最后一段不可抢占区域的所有高优先级任务的响应时间以及最后一段不可抢占区域那么最大输入输出延迟表示为：WIOLiLNPR=ϵ+WOiP(Ci-qilast-ϵ)+qilast]]>其中表示在完全可抢占调度中长为时间内第i个任务的最大占据时间，即任务从开始运行长为的时间到任务重新开始运行一小段时间之间的间隔；根据最大响应时间与最大占据时间之间的关系式：WRiP(C)=limx->C-WOiP(x)]]>将最大输入输出延迟前面两项简化为：lim(ϵ+WOiP(Ci-qilast-ϵ))=limϵ->0WOiP(Ci-qilast-ϵ)+limϵ->0ϵ=WRiP(Ci-qilast)]]>则最大输入输出延迟表示为：WIOLiLNPR=WRiP(Ci-qilast)+qilast]]>(3)最大输入输出延迟与最后一段不可抢占区域关系；通过比较一个较大的不可抢占区域和一个稍短的不可抢占区域之间的输入输出延迟的关系，找到最后一段不可抢占区域与输入输出延迟的关系，即当最后一段不可抢占区域最大时对应着最小的输入输出延迟；(4)根据以上最后一段不可抢占区域大小与输入输出延迟的关系，将固定优先级调度的控制任务的最后一段不可抢占区域设置为最大；步骤四：将非控制任务设置为完全可抢占，具体是：计算何时不存在采样延迟自推现象，即释放在上一个实例最后不可抢占区域的高优先级任务不会对该实例的采样延迟造成影响；通过反证法来证明一个在完全可抢占调度下可调度的任务集不会产生该现象；计算不存在着采样延迟自推现象的任务，何种时刻该任务存在着最大的采样延迟；对于第i个任务，其在第i个任务的临界时刻后的第一个实例中可找到最大采样延迟；对于不存在采样延迟自推现象的任务集计算最大采样延迟；可对阻塞时间Bi＝0和阻塞时间Bi>0分别讨论：WOi(k+1)=Bi+Wi(WOi(k)),Bi>0WOi(k+1)=Wi*(WOi(k)),Bi=0]]>根据以上计算采样延迟，对于不存在采样延迟自推现象的任务集计算阻塞时间与最大采样延迟的关系，最后不可抢占区域与最大采样延迟的关系；在固定优先级调度中越长的阻塞时间对应越大的采样延迟，而不可抢占区域大小不影响该任务的采样延迟大小；根据以上采样延迟和最后一段不可抢占区域关系，将非控制任务设置为完全可抢占。