实时操作系统中抢占控制调度算法研究及其仿真实现

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在硬实时嵌入式系统中,任务间的抢占不仅导致操作系统上下文切换的时间开销,而且还会造成存储器、网络、外界环境等资源的浪费和能源的消耗。因此如何在保证系统实时性的同时,对硬实时任务调度中的抢占开销进行优化,提高系统性能是本文研究的主要问题。   本文在实时系统通用的周期性任务模型的基础上对固定优先级及动态优先级实时调度进行了分析,并提出了一种基于时间片的抢占控制模型。该模型以抢占次数作为特征参数对实时任务调度进行了优化。然后,使用遗传算法对该抢占控制模型进行了离线实现。由于遗传优化产生的任务抢占次数会使整个任务集合具有不可调度性,所以本文采用了一种惩罚函数的方式来解决该问题。   为了测试该模型在不同的调度情况下的表现,本文在Matlab上利用TORSCHE工具箱搭建仿真测试环境,对基于时间片的抢占控制优化模型进行了仿真,并与标准RM、EDF调度模型的仿真实验数据进行了对比。从仿真结果可知,基于时间片的抢占控制模型可以在经典的调度方法中有效的减少任务的抢占次数。最后在WebitOS将遗传算法计算出来的结果加以编程实现,同时创建大量的任务集,在不同的调度算法下对其进行检验,其结果显示,该模型在WebitOS中实际的测试结果与仿真结果比较吻合,即该模型在实际的应用中可以有效的减少任务的抢占次数。  
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