面向异构多核平台的时间确定性实时任务调度研究

作     者：何博强 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：雷航

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：实时任务调度 周期性任务模型 异构多核平台 静态调度 线性规划 

摘      要：随着智能应用的发展,高复杂度应用对计算平台的性能与算力提出了更高的要求,采用高性能异构处理器平台支撑复杂任务运行成为了嵌入式计算平台发展的重要趋势。本文面向异构多核平台中强实时任务集的时间确定性调度问题,提出了一种时间确定性资源划分算法及其运行时调度机制。在此基础上增量开发了相应的实验分析工具,并结合运行时调度机制设计了相应的仿真工具。本文为构建安全攸关实时系统提供了新的时间确定性任务调度算法和辅助设计工具,主要研究内容如下:(1)采用了具有异构分段的任务模型,并进行了数学建模。本文研究了异构环境下任务结构所呈现的特点,指出学术界所普遍使用的任务模型抽象程度较高、表达性较弱,不符合实际生产环境中的应用需求。因此面向异构多核平台环境,本文研究采用了具有异构分段的周期性任务模型,并对此任务模型进行了数学建模。(2)结合任务模型与实时任务调度规则,提出了一种新的基于时间驱动的静态调度算法——异构多核时间确定性调度算法。此调度算法将任务的实时调度数学建模为纯整数线性规划问题,在满足实时任务调度约束的前提下,求解可行的调度方案。在此基础上考虑不同的系统需求,针对任务调度长度、任务迁移开销、平台激活核数三个方面设计了不同的调度优化目标。(3)设计开发了适用于本文任务模型、处理器模型和调度算法的实验分析工具和仿真工具。针对本文任务模型、处理器模型与调度算法,在调度实验分析工具SET-MRTS的基础上,增量开发了支持异构分段任务模型、异构处理器模型的核心模块,扩充了调度算法库,以此作为本文调度算法的实验分析工具。此外,还设计开发了相应的仿真工具,并结合操作系统调度机制设计了时间确定性调度服务,使其适配于本文的时间确定性调度算法。(4)使用设计开发的工具开展广泛的调度实验与仿真工作,验证了本文调度算法的实时性、正确性,以及在不同优化目标下的有效性。