當(dāng)今復(fù)雜的安全關(guān)鍵信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical system, CPS）中,設(shè)計(jì)者往往需要將多個(gè)不同關(guān)鍵度級(jí)別的子應(yīng)用整合到一個(gè)硬件平臺(tái)上,成為一個(gè)混合關(guān)鍵度系統(tǒng)。混合關(guān)鍵度調(diào)度是適用于混合關(guān)鍵度系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度算法,本文針對(duì)混合關(guān)鍵度調(diào)度的資源共享協(xié)議與設(shè)計(jì)優(yōu)化算法這兩個(gè)方面展開研究。混合關(guān)鍵度調(diào)度算法研究的一個(gè)常用假設(shè)是不同關(guān)鍵度級(jí)別的任務(wù)之間是相互獨(dú)立的,即任務(wù)之間不共享公共資源（例如全局?jǐn)?shù)據(jù)變量）。這個(gè)假設(shè)有助于減少不同關(guān)鍵度級(jí)別任務(wù)之間的相互影響,大大簡化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安全認(rèn)證,在大多數(shù)情況下是一個(gè)十分合理的設(shè)計(jì)原則。但是某些情況下,不同關(guān)鍵度級(jí)別的任務(wù)之間可能確實(shí)需要相互共享資源與通信,尤其是在較低的安全級(jí)別之間,因此如果可以提供有效的分析算法理論支持,這將有助于拓寬混合關(guān)鍵度調(diào)度算法在實(shí)際系統(tǒng)中的適用性。為了使得系統(tǒng)在保證實(shí)時(shí)性能的前提下,可以支持不同關(guān)鍵度級(jí)別任務(wù)之間的資源共享,我們提出了實(shí)時(shí)資源同步協(xié)議以及其可調(diào)度性分析算法,適用于基于單核處理器的固定優(yōu)先級(jí)（Fixed-Priority, FP）與最早截止期優(yōu)先（Earliest Deadline F... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２汽車領(lǐng)域的硬件整合趨勢(shì)（擱自ＯｐｅｎＳｙｎｅｒｇｙ么司產(chǎn)品說明）??

?緒論??計(jì)值（往往比較悲觀，如圖１．３中的Ｃ（Ｈ〇），只關(guān)關(guān)鍵度級(jí)別高于或等于??某個(gè)特定關(guān)鍵度的任務(wù)的可調(diào)度化。??ＷＣＥＴ?ｅｓｔｉｍａｔｅ?ｉｆ?ＷＣＥＴ?ｅｓｔｉｍａｔｅ?ｉｆ??ｏ?ｔ?ｔａｓｋ?ｈａｓ?ｌｏｗ?ｔａｓｋ?ｈａｓ?ｈｉｇｈ??３?ｃｒｉｔｉｃａｌｉｔｙ?ｃｒｉｔｉｃａｌｉｔｙ??會(huì)??Ｉ昏??Ｓ?曼?ｔ：！?１??￣？??＾?Ａｃｔｕａｌ?Ｅｘｅｃ?Ｔｉｍｅ??圖１．３任務(wù)在不同關(guān)鍵度條件下的ＷＣＥＴ的不同估計(jì)值??設(shè)計(jì)者需要有效的隔離機(jī)制來避免會(huì)多個(gè)應(yīng)用之間的相互干擾。傳統(tǒng)的資源??預(yù)留技術(shù)，例如航空電子中用于實(shí)現(xiàn)ＩＭＡ的ＡＲＩＮＣ?６５３安全關(guān)鍵度操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，??采用基于時(shí)分復(fù)用（ＴＤＭＡ）的時(shí)間分區(qū)機(jī)制來確保不同應(yīng)用分區(qū)之間的高度隔??離。這種方法鴻實(shí)是高度有效的，廣泛應(yīng)用于航空畝子系統(tǒng)中。但是由于給各個(gè)??分區(qū)的時(shí)間片是基于最差情況的，可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于平均情況下其所需時(shí)間，從而造??成巧件資源的過度分配與浪費(fèi)。圖１．４顯示了一個(gè)基于資源預(yù)留的混合關(guān)鍵度系統(tǒng)??的案例：設(shè)計(jì)者為非安全關(guān)鍵度的Ｌｉｎｕｘ系統(tǒng)預(yù)留了５０％的ＣＰＵ資源和６０％的ＣＰＵ??資源，為安全關(guān)鍵度的巧車實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)ＡＵＴＯＳＡＲ?ＯＳ預(yù)留了?２０％的ＣＰＵ資源??和２０％的內(nèi)存資源，為實(shí)村系統(tǒng)ＵＣＯＳ－ＩＩ預(yù)留了?３０％的ＣＰＵ資源和２０％的內(nèi)奮資??源。而實(shí)際運(yùn)行中，如果安全關(guān)鍵度ＡＵＴＯＳＡ氏ＯＳ上的任務(wù)負(fù)載較低，可能只用??到了?１０％的ＣＰＵ和１０％的內(nèi)存

模式中扶行并參與ＣＰＵ資源競(jìng)爭，而在高關(guān)鍵度摸式中不執(zhí)行或Ｗ背景優(yōu)先級(jí)軌??行，因此Ｃ２〇ＬＯ）?＝?Ｃ２（化０。假設(shè)Ｃｌ（以９）＝５，?Ｃｉ（ｉ／／）?＝?６，?Ｃ２（ｉＸ＞）?＝?Ｃ２（／ｎ）?＝??５。我們采用園定優(yōu)先級(jí)調(diào)度，并賦予較高優(yōu)先級(jí)。在圖２．２（ａ）中，系統(tǒng)需要通過??高關(guān)鍵度級(jí)別安全認(rèn)證，因此需要采用Ｃｉ（ｉＬ〇＝?６。Ｊｉ滿足了時(shí)刻為１０的截止期，??但是疋誤掉了它的截止期。但是這沒有關(guān)系：只要高關(guān)鍵度作業(yè)■Ａ滿足截止期，系??統(tǒng)就通過了高關(guān)鍵度的安全認(rèn)證。在圖２．２（ａ）中，系統(tǒng)需要通過低關(guān)鍵度級(jí)別安全??認(rèn)化，因此采用Ｃｉ〇ＬＯ）?＝?５ｎ＞７ｉ與Ｊ２都滿足截止期，因此系統(tǒng)化通過了低關(guān)鍵度??的安全認(rèn)證。如果采用傳統(tǒng)的資源預(yù)留技術(shù)，那么設(shè)計(jì)者必須給Ｊｉ預(yù)留至少為６的??時(shí)間片，而導(dǎo)致Ｊ２誤掉其截止期。因此系統(tǒng)可Ｗ通過高關(guān)鍵度級(jí)別安全認(rèn)證，但是??無法通過低關(guān)鍵度級(jí)別安全認(rèn)證，除非采用更為強(qiáng)大的處理器來縮短所有任務(wù)的執(zhí)??行時(shí)間

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Efficient schedulability analysis for mixed-criticality systems under deadline-based scheduling[J]. Chen Yao,Li Qiao,Li Zheng,Xiong Huagang.  Chinese Journal of Aeronautics. 2014(04)



本文編號(hào)：3136177