实时系统可调度性分析和仿真工具的研究与实现

摘要

随着嵌入式实时系统应用需求的不断增加，实时系统需要完成的功能越来越多，使得实时系统设计的复杂性也越来越大。在实时系统的特性中，实时性、稳定性、以及可靠性是其中最重要的几个特性，是衡量实时系统可用性的重要标准,而且在不同的应用领域，对这几个特性的要求的严格程度也不尽相同。尤其是在核研究、航空航天、军事等关键科技领域，对实时系统这几个特性的要求更严格。为了使得设计出的系统达到这样的要求，需要在系统设计阶段精确掌握系统中时间和资源使用状况，通过对实时系统建模，并对模型的可调度性进行分析的方式可以很好满足这样的需求。但是模型的建立和验证以及可调度性分析是一个复杂的过程，因而自动化的实时系统建模和可调度性分析工具的开发具有必要性，这也是本论文研究的目的所在。
　　在本文中，首先通过对普通实时系统、基于ARINC653规范的分区实时系统、多处理器复杂实时系统三类实时系统的深入研究，完成三类实时系统的任务调度模型结构的设计。主要包括对普通实时系统的硬件结构、软件系统的任务结构设计、任务调度运行过程的研究，以及对ARINC653规范中的时空分区机制和两级调度机制的研究。
　　其次，基于三类实时系统的任务调度模型的结构，通过对调度模型结构中的各个节点的属性进行分析和参数化，并为相应的节点建立数据结构，完成相应调度模型的设计。并在调度模型的基础上，结合实时系统的可调度性理论，通过对三类实时系统的任务调度过程进行分析和总结，完成三类实时系统的基于仿真的可调度性分析算法的设计。
　　再次，在三类实时系统的调度模型和可调度性分析算法的基础之上，完成可视化建模和自动化可调度性分析的工具的开发。本论文开发的工具提供了用户友好的可视化调度模型创建和模型节点属性编辑的界面、自动化的可调度性分析、表格形式的调度分析结果的可视化展示、基于甘特图的调度过程仿真、基于XML格式的调度模型文件的导入导出、工具多语言环境支持以及第三方软件集成接口等功能。
　　最后，通过对工具的各个功能的详细测试，保证工具能准确的完成三类实时系统的建模，可调度性分析、仿真模拟等功能，开发的工具完全符合项目的需求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外的研究现状

1.3 论文主要工作

1.4 论文章节安排

第二章 相关技术介绍

2.1 实时系统介绍

2.2 三类实时系统介绍

2.3 实时系统调度策略

2.4 开发技术

第三章 项目需求分析和总体设计

3.1 需求分析

3.2 总体设计

3.3 本章小结

第四章 调度模型和可调度性分析算法设计

4.1 任务调度模型实例分析

4.2 普通实时系统

4.3 ARINC653分区实时系统

4.4 多处理器复杂实时系统

4.5 本章小结

第五章 可调度性分析工具的详细设计与实现

5.1 模型可视化创建模块的设计与实现

5.2 可调度性分析模块的实现

5.3 调度结果展示和甘特图仿真模块的设计和实现

5.4 基于XML格式的模型数据文件的导入导出的设计和实现

5.5 工具国际化支持的设计和实现

5.6 本章小结

第六章 实例测试和分析

6.1 测试环境

6.2 测试内容和测试目标

6.3 普通实时系统实例测试和分析

6.4 分区实时系统实例测试和分析

6.5 多处理器复杂实时系统实例测试和分析

6.6 本章小结

第七章 总结和展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献