实时系统具有及时响应、高可靠性、专用性、少人工干预等特征,被广泛应用于工业控制、军事防御、信息通讯、网络传输、媒体处理等领域。实时技术的广泛应用促使其研究方向不断发展深化,现今,对软实时系统的研究逐渐成为实时研究的重点。软实时系统种类繁多,为实时理论研究提出了新的挑战。另外,软实时系统新的应用需求也在不断冲击着传统实时理论研究的框架。因此需要对原有的实时理论进行扩充,以适应新的变化。硬实时周期任务和软实时非周期任务是实时系统中两种基本的任务类型,它们的混合调度问题是实时研究的重点之一。在充分掌握硬实时周期任务集调度特性的基础上,使用形式化方法定义了“调度”和“逆调度”两种概念以及相关的运算规则。借助这些概念及运算规则,可以求得使用最近截止期限优先算法调度时硬实时周期任务集在任何时刻可挪用给软实时非周期任务集的执行时间的最大值,从而为缩短软实时非周期任务的响应时间和周转时间提供了参考。以此为基础,设计了用于缩短软实时非周期任务响应时间的动态优先级挪用调度算法。本算法使用了最大可挪用时间,能够在保证硬实时周期任务满足截止期限的前提下,实现软实时任务的最短响应时间和最小周转时间。在软实时周期任务灵活调度模型中,不需要事先确定软实时周期任务的最大执行时间和预留系统资源数量,不需要对软实时周期任务的类型加以区分,从而节省了系统资源,优化了系统结构。灵活调度算法能够根据实时系统性能参数动态调整调度方法,不断适应系统的变化。在软实时周期任务灵活调度模型的基础上,设计了相应的灵活反馈调度算法。由于以往的灵活调度算法只能对实时请求进行控制,不能根据软实时周期任务的当前状态动态调整系统负载,为此进行了改进。改进后的灵活反馈调度算法通过扩展自动控制理论中的反馈控制算法和实时调度理论中的弹簧算法,对软实时系统负载和软实时任务参数进行动态调整,使得实时系统能够处理尽可能多的软<WP=5>实时任务请求,从而保证了实时系统的稳定性和可调度性。为了能够准确描述软实时任务的特性,使用了弱硬实时概念及分析法。弱硬实时分析法能够对软实时任务的实时特性进行定量分析和归类,其优点在于能够准确界定软实时任务“软”的程度。弱硬实时调度模型适用于调度具有弱硬实时限制的软实时任务。与灵活调度模型不同,弱硬实时调度模型能够根据加在软实时任务之上的弱硬实时限制调度任务执行,从而防止软实时任务违反限制。在弱硬实时调度模型基础上设计的调度算法不仅要保证任务的软实时特性,而且要保证任务满足弱硬实时限制。为了更加有效地调度弱硬实时任务执行,对弱硬实时限制的性质进行了扩充。首先,定义了下确界限制并给出求解法;下确界限制可以用于预先监控软实时任务是否违反“至少满足”限制,从而为提前防止任务违反限制提供了参考值。然后,提出并证明了任务不满足子序列长度与任务连续满足的截止期限数之间的计算关系;这种计算关系可以用于准确判断软实时任务违反“至少连续满足”限制的可能性,由此为调度算法提供准确依据。在此基础上,提出基于“至少满足”和“至少连续满足”两种限制的弱硬实时任务调度算法。为了满足应用需求,在Linux 2.4.18核心之上进行了实时改造。首先实现了基本的实时支持,如实时时钟、实时中断管理等。在此基础上,将前面提出的软、硬实时任务混合调度算法,软实时周期任务调度算法,弱硬实时任务调度算法应用在本实时Linux核心中,用于调度不同特性的软实时任务。