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实时系统主要面向现实世界中与时间因素相关的应用需求,在工业控制、航空航天和军事设备等众多领域里有着广泛的应用。它所关注的不仅是计算结果在逻辑上的正确性,而且还有输出结果时间上的及时性。随着实时系统应用的不断深入发展,多类型的硬实时、软实时与非实时任务共存于同一系统中的情况越来越普遍,致使其复杂性不断提高。开放式混合实时系统即是针对这种实际情况被提出的。 本文在对开放式混合实时系统的调度问题进行了深入分析的基础上,对调度问题进行了系统的研究,提出了一种新的集成调度框架——RPDS(Rigorously Proportional Dispatching Server)。针对广泛存在的不确定实时环境,提出了一种反馈控制实时调度算法NF-QoS(Normalized Fair QoS)。结合具体的操作系统平台(MiniCore)讨论了集成上述两种调度算法的设计与实现方案,构建了一个原型操作系统RT-MiniCore。 在混合实时系统中,调度器必须既保证所有硬实时任务严格按照其时间约束在截止期内完成,又要尽可能提高软实时任务和非实时任务的服务质量。RPDS算法就是为解决这个问题而提出的,并以此为基础构建了一种层次式调度框架。该算法将不同类型实时任务分开,由不同调度器调度,由RPDS统一派发时间片。在保证硬实时任务不受其他类型任务影响的基础上,RPDS将处理器时间流分成连续的小段,并在每一小段中强制为非硬实时任务分配一个时间片,使软实时任务的截止期错失率达到了最小化。对于在系统中同时运行的各类应用程序,可单独进行开发和验证,并可以选择不同的局部调度器。 任务间的QoS公平性是多QoS级别的可调节动态实时调度系统中的一个重要问题。本文引入了标准化QoS公平的概念,在公平性中加入了任务的重要性因素,并构造了具有PID反馈控制环节的实时调度算法NF-QoS,以达到系统的标准化QoS公平。利用NF-QoS对系统截止期错失率进行实时采样,定期反馈给PID控制器,根据PID控制器计算的结果对各任务QoS级别进行动态调整,以保证各任务公平地得到处理器资源。 调度方法要在实际中得到应用,需要与具体的操作系统相结合。本文介绍了一种我们提出的基于服务体/执行流模型(Servant/Exe-Flow Model,SEF)的