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实时系统和普通计算机系统一样具有满足系统在逻辑计算中完全止确的特性,还需具有任务在其结束时间限前必须完成执行的特殊特性。实时系统具有的计算准确性和完成任务及时性,使其在各个领域都得到了非常广泛的应用。实时系统调度算法的研究对实时系统应用于实际工程当中起到极其重要作用,因此是实时系统研究的一个重要方向。由于实时系统的性能在不断的提高,尤其是多处理器实时系统的广泛应用,使得传统的系统调度算法很难满足其应用的要求,因此论文在此基础上对多处理器实时调度算法进行研究。
实时系统的单处理器调度算法的研究以有很多年,已建立了很多成熟的调度算法。最早结束时间优先调度算法简称EDF(Earliest Deadline First)是一种动态优先级调度算法,这种调度算法是以任务的结束时间期限大小来判断任务优先级大小,这种调度方法简单,处理器的利用率也非常高,在单处理调度算法中是一种最优的调度算法。最小延迟时间调度算法简称MLF(Minimum Laxity First)也是一种动态优先级调度算法,这种调度算法以任务可延迟的时间大小来判断任务的优先级,在单处理器调度算法中虽然是一种最优的调度算法,但因该调度算法的上下文切换次数过多而使得系统消耗过人。在多处理器EDF调度算法中,有些任务可延迟时间较长但其结束时间期限较小,该任务具有较高优先级,它可能会使某些可延迟时间较小的作任务不能被处理器调度,最后超出该任务的截至时间而使其调度失败。MLF调度算法在多处理器调度中因其任务的切换次数较多而使系统开销过大,不利于实际应用。本文对以上两种调度算法在多处理器上应用进行研究,详细分析了这两种调度算法在多处理器上的调度性能,并针对这两种调度算法的缺点对它们进行优化,建立了一种混合调度算法模型,该模型用任务的结束时间限和最小可延迟时间来共同决定任务的优先级。本文对混合调度算法的调度性能进行研究,证明该调度算法是一种优于EDF的调度算法。针对混合调度算法任务间相互阻塞关系,给出混合调度算法可调度的充分条件,满足该条件的任务集都可被混合调度算法完全调度。
为了对混合调度算法的优化性能进行分析,本文编写一个针对EDF、MLF、混合调度算法的仿真程序,该程序仿真了三种调度算法在多个处理器上的调度过程,并通过仿真得出的数据对这三种调度算法的调度成功率、系统利用率和作业切换次数进行分析。分析结果表明混合调度算法具有非常高的处理器利用率,并使得任务的调度成功率比MLF和EDF调度算法高,该算法的作业切换次数也较MLF低,具有良好的调度性能。