基于RTC和UPPAAL的分布式实时系统性能分析方法研究

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随着嵌入式系统众多领域的应用日益广泛,系统实时性能分析逐渐成为计算机科学中一个重要的分支,并一直是该领域的研究热点。而随着半导体技术的飞速发展和人们对系统服务功能要求的不断提高,嵌入式系统早已突破了单片机式简单系统的范畴,而逐渐发展成为具有高性能、功能高度集成化的复杂系统。近年来,基于实时演算和时间自动机理论的的实时性能分析方法在复杂嵌入式系统的设计与分析中得到了越来越广泛的应用。而虽然二者在分析嵌入式系统实时性能方面已经展现了巨大的优势和潜力,但是在应对具有不同特点的实际系统时它们各有利弊:当处理拥有相当大运算量的大规模复杂结构或具有复杂时间参数特征的嵌入式网络时,RTC可能会遇到严重的分析效率问题无法应对具有复杂行为的工业系统也无法关注数据流本身具有的时间参数以外的特点;而时间自动机可以从逻辑上模拟系统的复杂逻辑行为从而做出分析,但如果系统结构过于复杂,建模过程将相当复杂且其无法良好应对传送多种消息的系统。为了明确两种方法的特点,确定能够应用它们应对的实际工业系统的特点,并明确应用两种方法对系统进行性能分析的过程,将它们从理论上的方法真正成为为工业界服务的工具,我们通过对两个实际系统:飞机客舱的分布式异构通信系统和航拍视频跟踪系统进行了性能分析。在分析的过程中,我们结合系统各自的行为特点选择了不同的方法,成功分析出了想要了解的性能指标,判断其能否满足需求。体现了 RTC和时间自动机理论的实际应用价值。同时,我们以经典的基于RTC的MPA-RTC框架为基础,提出了有界RTC的概念,将原有的在无限时间区域上的运算限定在一个有限的区间内,大大缓解了 RTC应对时间复杂性系统性能分析的弊端,在确保结果绝对精确的前提下,极大地提高了分析效率和实用性。性能分析过程中,我们更深入地了解了不同性能分析方法的理论和特点,明确了它们各自的优点和不足,并成功对其中一种——RTC做出了改进,同时建立了对它们应用于实际大型工业系统性能分析时任务建模,数据流建模和资源建模等一整套基本过程的认识。同时,分布式异构通信系统的性能分析时我们将有界RTC也成功融入进去,并与原有RTC的结果进行了对比,证明了有界RTC方法在确保结果精确的前提下极大地提高了运算效率。
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