【摘 要】
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随着多核处理器的广泛应用以及并行编程技术的发展,面向多核处理器的并行实时任务调度与分析逐渐成为实时系统领域的重要研究方向。本文针对并行实时任务分组固定优先级调度(Partitioned Fixed-Priority,P-FP)的可调度性分析问题,基于有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG)任务模型对并行实时任务的抢占式(Preemptive)调度算法、实时锁协议,以及可调
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随着多核处理器的广泛应用以及并行编程技术的发展,面向多核处理器的并行实时任务调度与分析逐渐成为实时系统领域的重要研究方向。本文针对并行实时任务分组固定优先级调度(Partitioned Fixed-Priority,P-FP)的可调度性分析问题,基于有向无环图(Directed Acyclic Graph,DAG)任务模型对并行实时任务的抢占式(Preemptive)调度算法、实时锁协议,以及可调度性实验分析工具进行研究,本文主要内容与贡献如下:(1)基于并行实时任务非抢占P-FP调度分析,提出抢占调度下并行实时任务可调度性分析方法。针对非抢占P-FP调度分析中重复遍历DAG路径的问题,对分析方法进行改进,以提高分析的时间效率。在此基础上研究并行实时任务在P-FP调度下的资源访问控制问题。(2)将面向串行任务的信号量实时锁协议MPCP(Multiprocessor Priority Ceiling Protocol)进行扩展,提出了MPCP-p以支持并行任务模型。首先,研究并行实时任务信号量锁协议的锁规则,提出P-FP调度下任务结点间争用信号量的仲裁规则。随后,对任务的阻塞的时间特性进行分析,定义了任务阻塞的类型。在此基础上,提出任务最坏阻塞时间分析方法,并融合到任务可调度性分析中。可调度性实验分析显示,MPCP-p多数情况下优于现有基于全局调度(Global Scheduling)和联邦调度(Federated Scheduling)的实时锁协议。(3)将面向串行任务的自旋锁协议MSRP(Multiprocessor Stack Resource Protocol)进行扩展,提出了MSRP-p以支持并行任务模型。针对P-FP调度,提出基于FIFO(First In First Out)排队的非抢占式自旋锁协议可调度性分析方法。通过可调度性分析对MSRP-p以及同类并行实时任务锁协议进行比较分析。结果显示,MSRP-p总体优于已有的其他锁协议。同时,实现结果显示,当临界区较长时MSRP-p通常优于MPCP-p,相反则MPCP-p优于MSRP-p。该结果与串行任务锁协议研究分析总体结论相符。(4)针对本文提出的并行实时任务调度与锁协议分析方法,基于实验室开发的可调度性分析工具SET-MRTS,设计并实现了支持并行实时任务P-FP调度的可调度性分析模型框架以及相应的算法库。
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