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《嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中實(shí)時(shí)調(diào)度算法綜述》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中實(shí)時(shí)調(diào)度算法綜述摘要：實(shí)時(shí)調(diào)度是指在有限的系統(tǒng)資源下，為一系列任務(wù)決定何時(shí)運(yùn)行，并分配任務(wù)運(yùn)行除CPU之外的資源，以保證其時(shí)間約束、時(shí)序約束和資源約束得到滿足。一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以由單處理器系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，也可以用多處理器系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)調(diào)度算法是保障實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)限性和高可靠性的最重要手段之一。關(guān)鍵詞：嵌入式；實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；實(shí)時(shí)調(diào)度算法；RTOS；RMS引言嵌入式系統(tǒng)在當(dāng)今的生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用,鑒于嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn),要求任務(wù)調(diào)度等實(shí)時(shí)內(nèi)核功能精簡和高效。綜合了EDF和RM調(diào)度策略的CSD調(diào)度策略,更加適合嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),
2、滿足其內(nèi)核的要求。任務(wù)調(diào)度策略是實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)核的關(guān)鍵部分,如何進(jìn)行任務(wù)調(diào)度,使得各個(gè)任務(wù)能在其期限之內(nèi)得以完成是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。它的精簡和高效,對(duì)提高低處理能力,小內(nèi)存系統(tǒng)整體性能具有重大的意義。RTOS概述RTOS，即：實(shí)時(shí)系統(tǒng)（Real-timeoperatingsystem），實(shí)時(shí)系統(tǒng)能夠在指定或者確定的時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和外部或內(nèi)部、同步或異步時(shí)間做出響應(yīng)的系統(tǒng)。它的正確性不僅依賴系統(tǒng)計(jì)算的邏輯結(jié)果，還依賴于產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果的時(shí)間。因此實(shí)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該在事先先定義的時(shí)間范圍內(nèi)識(shí)別和處理離散事件的能力；系統(tǒng)能夠處理和儲(chǔ)存控制系統(tǒng)所需
3、要的大量數(shù)據(jù)。對(duì)一般的程序來說，大多數(shù)是考慮指令執(zhí)行的邏輯順序，指令何時(shí)執(zhí)行并不重要。而對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的程序就不一樣，當(dāng)外部某激勵(lì)出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)必須以一定的方式和在限定的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)它，如果已超時(shí)，那怕執(zhí)行結(jié)果是正確的，系統(tǒng)也認(rèn)為是失效的。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通常被分為軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。前者意味著偶爾錯(cuò)過時(shí)限是可以容忍的；后者意味著執(zhí)行過程不但必須正確而且必須準(zhǔn)時(shí)。在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)將程序分成許多任務(wù)(或進(jìn)程)，而每個(gè)任務(wù)的行為都預(yù)先可知，或者是有明確的功能，系統(tǒng)根據(jù)一定的調(diào)度原則，決定誰可取得執(zhí)行權(quán)，這就是RTOS的核心所在。實(shí)時(shí)調(diào)度算法
4、實(shí)時(shí)調(diào)度算法可以分為4類：單處理器靜態(tài)調(diào)度算法、多處理器靜態(tài)調(diào)度算法、單處理器動(dòng)態(tài)調(diào)度算法、多處理器動(dòng)態(tài)調(diào)度算法。下面分別分析嵌入式操作系統(tǒng)中采用的各種調(diào)度方法，以及這些調(diào)度方法是如何滿足實(shí)時(shí)性應(yīng)用的實(shí)時(shí)要求的。1速率單調(diào)算法速率單調(diào)算法是一個(gè)經(jīng)典的算法，它是針對(duì)那些響應(yīng)和處理周期性事件的實(shí)時(shí)任務(wù)的，它事先為每個(gè)這樣的實(shí)時(shí)任務(wù)分配一個(gè)與事件頻率成正比的優(yōu)先級(jí)。實(shí)現(xiàn)時(shí)，就緒隊(duì)列中的所有任務(wù)按照優(yōu)先級(jí)Priority排隊(duì)，優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)排在隊(duì)首，當(dāng)處于運(yùn)行態(tài)的任務(wù)，由于某種原因掛起時(shí)，只要把就緒隊(duì)列的首元素從就緒隊(duì)列中取下，使運(yùn)行任務(wù)指針pRunT
5、ask指向該元素即可，如果是處于其他狀態(tài)的任務(wù)變?yōu)榫途w狀態(tài)，而掛于就緒隊(duì)列時(shí)，則必須對(duì)運(yùn)行任務(wù)和就緒隊(duì)列首元素的任務(wù)進(jìn)行比較，優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)占有ＣＰＵ。2截止期最早優(yōu)先算法截止期最早的任務(wù)優(yōu)先級(jí)最高，對(duì)于周期任務(wù)，其截止期即為下一周期開始的時(shí)間，有時(shí)，把這種算法稱為期限驅(qū)動(dòng)算法，就緒隊(duì)列中的任務(wù)，按截止期排序，截止期早的任務(wù)排在隊(duì)首，這個(gè)算法的處理，與速率單調(diào)算法類似，不同的是，現(xiàn)在是對(duì)截止期進(jìn)行判斷，按截止期最早優(yōu)先策略處理。3可達(dá)截止期最早優(yōu)先算法這個(gè)算法是對(duì)截止期最早優(yōu)先策略的改進(jìn)，就緒隊(duì)列的任務(wù)，仍然按照截止期順序排隊(duì)，但是在調(diào)度時(shí)超過截
6、止期的不予調(diào)度，如果記為t為系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，Ｅ為任務(wù)估算執(zhí)行時(shí)間，p為任務(wù)實(shí)際執(zhí)行時(shí)間，d為截止期。則 表示該任務(wù)的截止期是當(dāng)前可達(dá)到的，于是，只要在調(diào)度時(shí)，按照上式計(jì)算被調(diào)度就緒任務(wù)的d1，若大于０，就進(jìn)行調(diào)度，否則，就夭折它。這種算法里，系統(tǒng)時(shí)鐘管理部分中的時(shí)鐘滴答中斷處理程序，必須對(duì)運(yùn)行任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累計(jì)?？臻e任務(wù)IDLE的截止期DeadTime應(yīng)置為無限大，而估算時(shí)間PredictedTiem可為0，從而在進(jìn)行任務(wù)調(diào)度時(shí)，可以保證就緒隊(duì)列中至少有一個(gè)就緒任務(wù)，滿足調(diào)度要求。4最小裕度算法 在上述算法中，優(yōu)先性由截止期時(shí)間的早晚而定，可
7、能使一些不可達(dá)截止期的任務(wù)，因來不及處理而夭折，另外一種算法是：計(jì)算任務(wù)的富裕時(shí)間，稱為裕度，裕度小的，優(yōu)先級(jí)高，以彌補(bǔ)上述情況的不足。在這種算法里，時(shí)鐘的滴答中斷，不但要累計(jì)運(yùn)行任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，還要對(duì)就緒隊(duì)列上的任務(wù)的裕度進(jìn)行累減，實(shí)際上(3.1)式中的d1，便是這里所謂的裕度，由于正在運(yùn)行的任務(wù)，其裕度不變，而就緒隊(duì)列上的任務(wù)，其裕度隨著時(shí)間的推移而減少，從而使得它們的優(yōu)先權(quán)，動(dòng)態(tài)地發(fā)生變化。5其他的實(shí)時(shí)調(diào)度算法1、價(jià)值最高優(yōu)先算法在這種算法里,每一個(gè)任務(wù)有一個(gè)價(jià)值函數(shù),價(jià)值最大，優(yōu)先級(jí)最高。2、價(jià)值比最大優(yōu)先算法在這種算法里，定義一個(gè)價(jià)值比
8、函數(shù)：其中，v為類似上面所定義的價(jià)值函數(shù)，t為當(dāng)前時(shí)間，E為估算執(zhí)行時(shí)間，p為已執(zhí)行時(shí)間。這時(shí)，VD值越大，優(yōu)先級(jí)越高。下面具體介紹單調(diào)
