近年来，嵌入式实时系统已经广泛应用于航空、航天、船舶制造、汽车、火车、工业控制、家电控制等多个重要领域。一方面，现代控制系统的自动化、电气化、数字化和智能化程度不断提高；另一方面，对系统的安全性、稳定性、舒适性等功能和性能的要求变得越来越严格。这些变化要求实时系统提供更加强大的支撑能力。因此，对实时系统的可预测性和应用性能提出了越来越严苛的要求。论文对实时任务模型的可调度性分析和性能优化技术进行了探索和研究，主要研究内容包括以下四个方面：
　　（1）有向图实时任务模型的可调度性分析
　　作为多种实时任务模型的严格扩展，有向图实时任务模型为现实世界中的实时应用提供了更强的表达能力，并且能够支持形式化研究时间约束问题。然而，具有任意时限特性的有向图实时任务的可调度性分析方法尚未提出。同时，目前也不存在相干限定函数的高效计算方法。为了进一步研究和优化有向图实时任务模型的可调度性分析问题，论文为任意时限的有向图实时任务模型提出了严格和近似的响应时间分析方法。基于极大加代数的理论结果，证明了相干限定函数是线性周期的，即该函数可以通过有限的非周期性部分和无限重复的周期性部分表示，从而使得相干限定函数的计算独立于间隔时间的大小。另外，推导出相干限定函数的线性上界，以及研究了相比于现有方法其应用在响应时间分析中的分析精度。论文提出的基于线性周期特性的计算方法能够有效提升相干限定函数的计算效率，以及显著减少可调度性测试的分析时间。
　　（2）同步有限状态机任务模型的可调度性分析
　　在嵌入式软件的开发中，计算同步反应式（synchronous reactive，SR）模型的应用非常广泛。Matlab/Simulink工具能够有效支持SR模型的分析和仿真，其包括两种重要的区块类型：Dataflow和Stateflow。然而，当前最先进的时间分析方法仅仅为基于单个任务实现的Stateflow提供了充分不必要的可调度性判断条件，而更精确的时间分析方法尚无文献研究。论文对同步有限状态机模型（Simulink/Stateflow）的可调度性分析问题进行了深入研究。由于同步有限状态机按照同步的周期时间进行触发，论文的分析考虑带有同步偏移（offset）的周期任务。提出了同步有限状态机任务的严格响应时间分析方法，并证明了同步有限状态机的严格分析是强coNP-hard。论文也研究了基于请求限定函数或相干限定函数的近似响应时间分析方法，以及它们相对于严格响应时间的加速因子。为了进一步加速响应时间分析，论文也给出了利用线性周期特性严格计算请求限定函数和相干限定函数的高效算法。最后，在一些随机生成的任务系统中去评估这些分析技术和比较它们的精度和时间。论文提出的基于同步偏移的近似响应时间分析方法具有较好的分析精度、较少的运行时间和较高的可扩展性。
　　（3）动态自适应变化速率任务模型的可调度性分析
　　在内燃机车辆中，存在一类按照预先定义的发动机曲柄的转动角度触发执行的应用任务（称之为角度任务）。在系统设计中，为了避免在高转速情况下的工作过载，这些角度任务在不同的转速区间内将采用不同实现。然而，当前的研究只考虑在设计时配置任务实现的切换转速。这样的离线固定配置不能够充分适应动态情况。论文提出并研究了动态调整切换转速的任务模型。为这样新的实时任务模型开发了可调度性分析方法。该方法通过引入一种动态有向图的任务模型来安全的近似评估这种动态角度任务的执行负载。论文提出的任务模型和分析方法具有较高的分析精度，并能够有效减少时间复杂度。
　　（4）动态自适应变化速率任务模型的性能优化
　　在当前的实践中，发动机控制系统通常基于标准行驶循环中的平均驾驶需求来离线设置改变控制策略的切换转速。这显然是次优的，因为实际行驶循环可能与标准行驶循环有很大不同，并且它无法完全适应行驶循环的动态变化。论文证明了有效的转速划分具有限定的加速因子，因而分析方法具有限定的悲观性，对于优化问题具有潜在的应用价值。针对发动机性能优化问题，提出了根据互连自动驾驶汽车技术预测行驶信息来动态调整切换转速的优化算法。该算法的核心是充分利用多种具有不同准确性和复杂性的可调度性分析技术从而形成一种新的混合可调度性分析方法。基于混合可调度性分析的动态切换转速重新配置方法比静态优化方法提供了更好的且接近上限的性能，同时显著减少算法运行时间。
　　综上，论文对实时任务的可调度性分析和性能优化的若干问题进行了研究，主要集中在三种任务模型：有向图实时任务模型、同步有限状态机任务模型和自适应变化速率任务模型，提出了一系列的可调度性分析和性能优化方法，对实时任务的分析理论研究做出了积极的贡献，具有一定的理论意义和应用价值。