基于NPUF算法的TinyOS调度策略研究

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TinyOS操作系统是专门应用于无线传感器网络设计的操作系统,是无线传感器网络发展的众多支撑技术之一。作为传感器网络的基本软件环境,TinyOS的简洁性、灵活性和高效性从根本上影响着整个网络的性能,因此对TinyOS操作系统的研究具有重要意义。   论文介绍了传感器网络的结构、特征及其关键技术,分析了TinyOS操作系统的结构组成、设计思路及其编程语言nesC语言的特点;并对TinyOS的调度策略进行了深入的研究,剖析了调度组件并给出了调度策略模型。   针对TinyOS在调度策略实时性差、任务吞吐量低并且在任务过载时缺乏保障关键任务执行的能力等方面的不足,跟踪分析国内外的研究进展和方法,并借鉴传统操作系统的经典调度算法,在原有的FIFO算法基础上,设计了一种不可抢占式紧急度优先(NPUF)的调度算法;并且给出了算法的任务可调度性判定条件。NPUF算法是依据传感器网络中任务触发频繁、执行过程较短并具有周期性等特点,采用按任务紧急度动态分配任务优先权的不可抢占式调度策略。采用nesC语言编写相关调度组件和接口,实现了基于NPUF调度算法的调度策略,并编写配件程序实现其在TinyOS操作系统中的应用。   最后,本文测试了基于NPUF算法的调度策略的性能,并与原有调度策略进行了比较。结果表明本文的调度策略在满足传感器网络和TinyOS对系统资源开销的苛刻要求的前提下,提高了系统的任务吞吐量,并且使TinyOS的调度策略具有实时特性和任务过载时保障关键任务执行的能力。同时与静态优先级分配方式相比,这种动态优先级分配方式不会导致任务饥饿的情况。  
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