【摘要】：嵌入式系統(tǒng)使用已越來(lái)越普遍和復(fù)雜。在我們生活中所用到的很多電器及其他設(shè)備,小到微波烤箱,大至波音飛機(jī),幾乎都含有一個(gè)或多個(gè)嵌入式系統(tǒng)。同時(shí),越來(lái)越多的嵌入式系統(tǒng)都相互關(guān)聯(lián),在它們的主機(jī)上如現(xiàn)代飛機(jī)上的空氣信息管理系統(tǒng),執(zhí)行復(fù)雜的功能。然而,由于實(shí)時(shí)和容錯(cuò)原因,嵌入式系統(tǒng)通常只在專用硬件上執(zhí)行。這種局限性帶來(lái)了至少三個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題：第一,硬件平臺(tái)的所有子系統(tǒng)都是單獨(dú)占用資源,造成資源的浪費(fèi)；第二,使系統(tǒng)集成變得更困難,因?yàn)閱为?dú)開(kāi)發(fā)的測(cè)試系統(tǒng)不能保證聯(lián)合運(yùn)行；第三,缺乏更高級(jí)別的系統(tǒng)控制功能,本來(lái)概念上不可分割的功能在硬件水平上被分離開(kāi)來(lái)了。這些問(wèn)題不僅造成經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)由于不合理資源冗余和集成失敗所引起的系統(tǒng)故障,也給人類生命帶來(lái)危害,由上述三個(gè)原因引發(fā)的大量致命事故也證明了這點(diǎn)。理想的解決方案應(yīng)實(shí)現(xiàn)完整的分離,這樣使：(1)每個(gè)任務(wù)組可被執(zhí)行,就像它擁有自己專有資源的訪問(wèn)權(quán)一樣；(2)資源調(diào)度和任務(wù)調(diào)度有最小交互；(3)在硬件出現(xiàn)故障時(shí),任務(wù)組能很簡(jiǎn)單的移往其他資源。 為此,在本論文中介紹了實(shí)時(shí)虛擬資源(RTVR)的概念。實(shí)時(shí)虛擬資源的使用率是共享實(shí)體資源使用率的很小的一部分。并且隨著時(shí)間而不同,它是彈性的。相同任務(wù)組內(nèi)的任務(wù)被一個(gè)任務(wù)級(jí)的調(diào)度程序調(diào)度。本文同時(shí)分析了資源和任務(wù)的調(diào)度問(wèn)題。 本文特別研究了整數(shù)域中的實(shí)時(shí)虛擬資源。在規(guī)則資源分區(qū)下發(fā)現(xiàn),靜態(tài)優(yōu)先級(jí)和動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的調(diào)度方式的使用率界限保持不變。進(jìn)一步擴(kuò)展實(shí)時(shí)虛擬資源在多個(gè)方向的適用性。首先,研究了一個(gè)實(shí)時(shí)虛擬資源模型,并將資源分割擴(kuò)大到多層次。通過(guò)這種模式,每個(gè)層次的資源分割調(diào)度起來(lái)就像擁有專用資源的訪問(wèn)權(quán)。相鄰分隔資源的沖突降至最低。其次,研究了RTVR中的資源鎖定問(wèn)題,并構(gòu)想了資源服務(wù)器方案。同時(shí)也設(shè)想了一種基于服務(wù)器方案的分區(qū)聯(lián)合優(yōu)化方案,它在實(shí)質(zhì)上能夠減少資源鎖定一起的阻塞時(shí)間。這些結(jié)果為在小型多處理機(jī)或處理機(jī)群系統(tǒng)上實(shí)施RTVR提供了基礎(chǔ)。 基于以上的理論框架,在Linux 2.4內(nèi)核上運(yùn)行實(shí)時(shí)虛擬資源。第一個(gè)RTVR實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)靜態(tài)的資源調(diào)度,可以應(yīng)用在帶預(yù)定義的應(yīng)用任務(wù)集的系統(tǒng)上。第二個(gè)實(shí)現(xiàn)采用新穎的動(dòng)態(tài)資源調(diào)度,在該調(diào)度下,各個(gè)任務(wù)組之間可以動(dòng)態(tài)聯(lián)合和分離。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,實(shí)時(shí)虛擬資源在滿足其理論屬性時(shí)可以高效運(yùn)行。
【圖文】：

在整數(shù)值域中，并具有鮮明有趣的性質(zhì)。2.1概要一個(gè)虛擬資源架構(gòu)概覽如圖2一1。在圖的上方，一個(gè)物理資源分成多個(gè)虛擬資源;然后，每一個(gè)虛擬資源可以是遞歸分割成多個(gè)低級(jí)的虛擬資源。最后，每一個(gè)虛擬資源與一個(gè)由一個(gè)或多個(gè)任務(wù)組成的任務(wù)組相關(guān)聯(lián)，其中，資源和分區(qū)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是1對(duì)n，分區(qū)和任務(wù)組間的映射為1對(duì)1，任務(wù)組和任務(wù)之間的映射為1對(duì)n。這個(gè)結(jié)構(gòu)中會(huì)發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)調(diào)度問(wèn)題:一個(gè)是在任務(wù)組中的任務(wù)調(diào)度，另一個(gè)是關(guān)于一個(gè)物理資源的虛擬資源的調(diào)度。物物理資源 源 實(shí)實(shí)時(shí)虛擬資源源源實(shí)時(shí)虛擬資資 資實(shí)時(shí)虛擬資資 RRRTVROOOOO源 源 源 源 源 RRRRRRRTVRIIIIIRTVRNNN任任務(wù)組 00000任務(wù)組 NNN任任務(wù)務(wù)務(wù)任務(wù)務(wù)務(wù)任務(wù) 務(wù)務(wù)任務(wù)務(wù) 務(wù)任務(wù)務(wù)務(wù)任務(wù)Nlll圖2一1實(shí)時(shí)虛擬資源結(jié)構(gòu)概覽2.2靜態(tài)資源分區(qū)模型直觀上

相應(yīng)的分區(qū)可這樣表示:n一({(0，川工p)。例2.In行({(l灘(#，磯6)是一個(gè)資源分區(qū)，其中周期為6，，每個(gè)周期的可用資源時(shí)間間隔為1至2和4至6。如圖2一1所示。111.馨蘸黔黔黔矍矍 456789時(shí)間圖2一“n，分區(qū)的時(shí)間圖定義2.2當(dāng)分區(qū)中的刃=1時(shí)，該分區(qū)被稱為單時(shí)段周期性分區(qū)(STSPP)。一個(gè)分區(qū)在另一方面又叫做多時(shí)段周期性分區(qū)(MTSPP)。定義2.3:資源分區(qū)n的利用率如下表示:。(fl)一(丑l(:一:))/r(2一l)例2·l中fl，的利用率為:a(fl，)一((2一‘)+(6一4))/6一o·5。定義2.4:分區(qū)fl的供給函數(shù)S(t)是在分區(qū)內(nèi)從o到‘的可用時(shí)間的總和。從定義可以輕松得到S(‘)的一些性質(zhì):
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP368.1

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本文編號(hào)：2679789