EDF调度算法概要
车间调度算法
车间调度算法是指为了优化车间生产调度而设计的算法。
下面介绍几种常见的车间调度算法：先来先服务（First-Come, First-Served，FCFS）算法：
工作按照到达顺序排队执行，先到先服务。
缺点是没有考虑工作的执行时间和紧急程度，可能导致长作业时间和低效率。
最短作业优先（Shortest Job Next，SJN）算法：
按照工作的执行时间进行排序，选择执行时间最短的工作优先执行。
可以最大程度地减少平均等待时间和周转时间，但可能导致长作业等待时间过长。
最高优先级优先（Highest Priority First，HPF）算法：
给每个工作分配一个优先级，优先级高的工作优先执行。
可以根据工作的紧急程度进行调度，但可能导致低优先级工作长时间等待。
轮转法（Round Robin，RR）算法：
将时间划分为时间片，每个工作在一个时间片内执行一定的时间，然后切换到下一个工作。
公平地分配处理器时间，避免长作业占用时间过长，但可能导致响应时间较长。
最早截止时间优先（Earliest Deadline First，EDF）算法：
按照工作的截止时间进行排序，选择最早截止时间的工作优先执行。
可以确保紧急工作及时完成，但需要准确估计截止时间。
启发式算法：
基于经验和启发规则进行调度决策，如遗传算法、模拟退火算法等。
可以根据具体问题的特点和需求进行调度，但可能不保证获得最优解。
不同的车间调度算法适用于不同的生产环境和问题需求。
选择适合的算法需要考虑生产特点、工作性质、优先级和调度目标等因素，并综合考虑平均等待时间、周转时间、资源利用率、紧急程度等指标。
EDF可调度性证明
即存在 中任务的一组释放时刻( 的作业在时刻0释放，而其他任务的作业均在时刻 释放)，使得 ，与 可调度矛盾。
故必要性成立，即如果 在不可抢占式EDF调度算法下可调度，以上条件总成立，再证充分性。
(1)
(2)
该判定条件仅限于任务的截止期等于其周 Nhomakorabea的情况。在截止期不等于其周期的情况下，以上判定条件并不适用。
定理1：令周期性硬实时任务集 ，其中， 为任务 的最坏执行时间。 为任务 的周期， 为任务 的截止期．则当且仅当以下条件成立， 在不可抢占式EDF调度算法下可调度：
其中， 。
证明：
先证必要性。假设存在一个周期性硬实时任务集 ， 在不可抢占式EDF调度算法下可调度，但不满足条件，即 ，使得 ，其中 。令 ，其 中。
情形1：截止期大于 的所有作业在[ , ]内均未被调度执行，即[ , ]内得到调度的作业均是截止期小于或等于 的。
情形2：存在着某个(或某些)截止期大于 的作业在[ , ]内被调度执行。
以下将分别按这两种情形来讨论。
情形1：因有任务在 错过截止期，故 。由式(2)有：
由于 为空闲区间的结束时刻，所以[ , ]区间内调度的作业都在 或者 后被释放，且[ , ]内调度的作业其截止期小于或等于 ，即存在作业在[ , ]内释放，又在[ , ]内到达截止期，所以 。
EDF算法可调度性证明
截止期最早的任务优先调度(Earliest Deadline First，EDF)算法。该算法规定任务的截止期限越小，优先级越高。EDF调度又可以分为可抢占模式和不可抢占模式。但如果基于不可抢占模式实现EDF算法，调度的开销要远小于可抢占模式。故而只讨论不可抢占EDF调度算法。
最早期限优先调度算法(EDF)实验报告
实验报告实验名称：最早期限优先调度算法（EDF）实验一、实验目的1）了解实时调度，了解最早截止期优先算法（EDF算法）；2）使用C语言实现最早截止期优先算法（EDF算法）；3）计算多个任务的调度顺序。
二、实验原理最早截止期优先算法（EDF），也称为最早死限调度算法（DDS），是一种采用动态调度的优先级调度算法，任务的优先级根据任务的截止时间来确定。
任务的截止时间越近，任务的优先级越高；任务的截止时间越远，任务额优先级越低。
当有新的任务处于就绪状态时，任务的优先级就有可能需要进行调整。
EDF算法的测试如果所有的任务都是周期性的，并且对应的时间限等于它们的周期，对任务集的调度性的测试是非常简单的：如果任务集的总利用率不大于1，那么任务集就可以由EDF算法在一个单处理器上进行合理的调度。
对于那些任务的时间限并不全等于其周期的情况，没有简答的调度性测试。
在这样的情况下，需要使用EDF算法生成一个时间表，来判断是不是在一个给定的时间区间内所有的时间限都被满足。
在这种情况下EDF的一个可调度性测试如下：定义，以及（这里的“lcm”表示最小公倍数）。
定义是任务集T中所有满足其时间限的绝对值小鱼t的任务执行时间之和。
一个由n个任务构成的集合不是可行的EDF的充分必要条件是：或存在某个使得（其中n为任务集中任务的数量；为任务的执行时间；为周期任务的周期；为任务的相对时间限；为在绝对时间不迟于t的任务集合T中，所有重复的任务执行时间和。
）三、实验仪器硬件：PC机；软件：Windows7，Visual Studio 2010集成开发环境四、实验步骤1）理解EDF调度算法的原理并通过实例用EDF算法判断多任务的调度顺序。
2）新建EDF.h 头文件，在其中定义变量，结构体，函数。
3）新建input.c文件，用input函数从键盘获取多个任务的名称、执行时间、周期和释放时间，将任务分成一个个时间片存在数组中，并输出数组和各时间片属性。
两种改进的EDF软实时动态调度算法
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Байду номын сангаас
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第 ３ 卷 第 ５ ４ 期 ２１ ０ １年 ５月
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两 种 改进 的 Ｅ ＤＦ软 实 时动 态 调 度 算 法
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不可抢占式EDF调度算法的可调度性分析
摘 要 现有的不可抢 占式 Ｅ Ｆ调 度算法的可调度性 分析 判定条件限定 实时任 务的截止期 必须等 于其周期 ， Ｄ 限制 了它
的使 用 范 围。论 文 突破 这 一 限制 ， 出 了更 具 一般 性 的 可 调 度性 分 析 判 定 充要 条 件 。通过 对 可调 度性 判 定 充 要 条 件 的 分 提
ｌ 引言
实 时 系统 的正 确 性 不 仅 依 赖 于计 算 的 逻 辑 结 果 ， 取 决 于 还 获得 计 算 结 果 的时 间 的 正 确 性 。 在航 空 航 天 、 电信 、 造 、 防 制 同 等 领 域 ， 实 时 系统 有 着 强烈 的应 用 需 求 。实 时 处 理 和实 时 系 对 统 的研 究 和应 用 Ｔ 作 已 经 有 了相 当长 的历 史 ， 实 时 任 务 调 度 在 理 论 、 时 操作 系统 、 时 通 信 等 方 面取 得 了 大 量 成 果 。 其 巾 ， 实 实 实 时 任 务 调 度 理 论 是 实 时 处 理技 术 的核 心 和 键 。 经 典 的 实 时 调 度 理 论 对 单 处 理 器 上 的 周 期 性 硬 实 时 任 务 研 究 较 多［ 优 先级 驱 动 的 调度 方 法 是 实 时 调 度 方 法 和理 论 中 １ ｌ 。 最 重 要 的 一 类 方 法 ． 据 不 同 的 优 先 级 赋 值 策 略 ， 以 分 成 静 根 可 态 优 先 级 调 度 和 动 态 优 先 级 调 度 两 类 。 Ｌｕ Ｌ ｙ ｎ ｉ＆ ａｌ ｄ在 ｆ１ 提 ａ ２中
最早期限优先调度算法(EDF)实验报告材料
实验报告实验名称：最早期限优先调度算法（EDF ）实验一、 实验目的1） 了解实时调度，了解最早截止期优先算法（EDF 算法）；2） 使用C 语言实现最早截止期优先算法（EDF 算法）； 3） 计算多个任务的调度顺序。
二、 实验原理最早截止期优先算法（EDF ），也称为最早死限调度算法（DDS ），是一种采用动态调度的优先级调度算法，任务的优先级根据任务的截止时间来确定。
任务的截止时间越近，任务的优先级越高；任务的截止时间越远，任务额优先级越低。
当有新的任务处于就绪状态时，任务的优先级就有可能需要进行调整。
EDF 算法的测试如果所有的任务都是周期性的，并且对应的时间限等于它们的周期，对任务集的调度性的测试是非常简单的：如果任务集的总利用率不大于1，那么任务集就可以由EDF 算法在一个单处理器上进行合理的调度。
对于那些任务的时间限并不全等于其周期的情况，没有简答的调度性测试。
在这样的情况下，需要使用EDF 算法生成一个时间表，来判断是不是在一个给定的时间区间所有的时间限都被满足。
在这种情况下EDF 的一个可调度性测试如下：定义u =∑(e i /P i )n i=1，d max =max 1≤i≤n{d i }以及P =lcm(P 1,…Pn )（这里的“lcm ”表示最小公倍数）。
定义ℎT (t)是任务集T 中所有满足其时间限的绝对值小鱼t 的任务执行时间之和。
一个由n 个任务构成的集合不是可行的EDF 的充分必要条件是：u >1或存在某个t <min{P +d max ,u1−u max 1≤i≤n{P i −d i }} 使得ℎT (t )>t（其中n 为任务集中任务的数量；e i 为任务T i 的执行时间；P i 为周期任务的周期；d i 为任务T i 的相对时间限；ℎT (t )为在绝对时间不迟于t 的任务集合T 中，所有重复的任务执行时间和。
）三、 实验仪器硬件：PC 机；软件：Windows7，Visual Studio 2010集成开发环境四、实验步骤1）理解EDF调度算法的原理并通过实例用EDF算法判断多任务的调度顺序。
最早期限优先调度算法(EDF)实验报告
实验报告实验名称：最早期限优先调度算法（EDF ）实验一、 实验目的1） 了解实时调度，了解最早截止期优先算法（EDF 算法）；2） 使用C 语言实现最早截止期优先算法（EDF 算法）； 3） 计算多个任务的调度顺序。
二、 实验原理最早截止期优先算法（EDF ），也称为最早死限调度算法（DDS ），是一种采用动态调度的优先级调度算法，任务的优先级根据任务的截止时间来确定。
任务的截止时间越近，任务的优先级越高；任务的截止时间越远，任务额优先级越低。
当有新的任务处于就绪状态时，任务的优先级就有可能需要进行调整。
EDF 算法的测试如果所有的任务都是周期性的，并且对应的时间限等于它们的周期，对任务集的调度性的测试是非常简单的：如果任务集的总利用率不大于1，那么任务集就可以由EDF 算法在一个单处理器上进行合理的调度。
对于那些任务的时间限并不全等于其周期的情况，没有简答的调度性测试。
在这样的情况下，需要使用EDF 算法生成一个时间表，来判断是不是在一个给定的时间区间内所有的时间限都被满足。
在这种情况下EDF 的一个可调度性测试如下：定义u =∑(e i /P i )n i=1，d max =max 1≤i≤n{d i }以及P =lcm(P 1,…Pn )（这里的“lcm ”表示最小公倍数）。
定义ℎT (t)是任务集T 中所有满足其时间限的绝对值小鱼t 的任务执行时间之和。
一个由n 个任务构成的集合不是可行的EDF 的充分必要条件是：u >1或存在某个t <min{P +d max ,u1−u max 1≤i≤n{P i −d i }} 使得ℎT (t )>t（其中n 为任务集中任务的数量；e i 为任务T i 的执行时间；P i 为周期任务的周期；d i 为任务T i 的相对时间限；ℎT (t )为在绝对时间不迟于t 的任务集合T 中，所有重复的任务执行时间和。
）三、 实验仪器硬件：PC 机；软件：Windows7，Visual Studio 2010集成开发环境四、实验步骤1）理解EDF调度算法的原理并通过实例用EDF算法判断多任务的调度顺序。
最早期限优先调度算法EDF实验报告
实验报告实验名称：最早期限优先调度算法（EDF）实验一、实验目的1）了解实时调度，了解最早截止期优先算法（EDF算法）；2）使用C语言实现最早截止期优先算法（EDF算法）；3）计算多个任务的调度顺序。
二、实验原理最早截止期优先算法（EDF），也称为最早死限调度算法（DDS），是一种采用动态调度的优先级调度算法，任务的优先级根据任务的截止时间来确定。
任务的截止时间越近，任务的优先级越高；任务的截止时间越远，任务额优先级越低。
当有新的任务处于就绪状态时，任务的优先级就有可能需要进行调整。
EDF算法的测试如果所有的任务都是周期性的，并且对应的时间限等于它们的周期，对任务集的调度性的测试是非常简单的：如果任务集的总利用率不大于1，那么任务集就可以由EDF算法在一个单处理器上进行合理的调度。
对于那些任务的时间限并不全等于其周期的情况，没有简答的调度性测试。
在这样的情况下，需要使用EDF算法生成一个时间表，来判断是不是在一个给定的时间区间内所有的时间限都被满足。
在这种情况下EDF的一个可调度性测试如下：定义，以及（这里的“lcm”表示最小公倍数）。
定义是任务集T中所有满足其时间限的绝对值小鱼t的任务执行时间之和。
一个由n个任务构成的集合不是可行的EDF的充分必要条件是：或存在某个使得（其中n为任务集中任务的数量；为任务的执行时间；为周期任务的周期；为任务的相对时间限；为在绝对时间不迟于t的任务集合T中，所有重复的任务执行时间和。
）三、实验仪器硬件：PC机；软件：Windows7，Visual Studio 2010集成开发环境四、实验步骤1）理解EDF调度算法的原理并通过实例用EDF算法判断多任务的调度顺序。
2）新建EDF.h 头文件，在其中定义变量，结构体，函数。
3）新建input.c文件，用input函数从键盘获取多个任务的名称、执行时间、周期和释放时间，将任务分成一个个时间片存在数组中，并输出数组和各时间片属性。
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一、引入 2、国内外研究概况
优先级驱动调度可分为 可抢占式 和 不可抢占式。
因已经证明：所有非抢占的优先级驱动调度都不是最优的， 只有可抢占的调度算法才可能达到最优的调度，故下面讨论的 都是可抢占的优先级驱动调度。 优先级驱动调度又可分为 固定优先级 和 动态优先级。 e.g 单调速率调度算法RM 根据周期任务的释放频率，即周期的长短来分配任务的 优先级，周期越短的任务优先级越高。 n 其可调度性判定的充要条件：周期任务集的负载 U ≤ n( ,其中n为周期任务数，当n很大时，该右式趋近于0.693。
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一、引入 2、国内外研究概况
实时调度算法
在非实时系统中，经常采用时间片轮转算法等来对各任务 进行调度，很显然这并不适合对时限有严格要求的实时系 统。
实时系统的调度算法按决策产生的时机可分为 脱机调度 （off line）和 联机调度（on line）。
脱机调度 ：要求事先知道所有任务的运行参数才能做 出最优的决策，需要整个系统的确定性是其最大缺点
软实时任务：不强制性要求在规定时限内完成，但若错过其截止 时期会导致系统性能下降。
e.g 银行业务、电话网交换机；
实时任务 还可分为 周期任务 和 非周期任务（亦称偶发任务）。
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一、引入 1、背景、目的及意义
从实时系统理论的发展来看，主要有以下几个方面： 硬实时周期任务的调度： 主要在单处理器且只存在多个独立硬实时周期任务的条件 下给出一种调度算法； 在保证硬实时周期任务的时限要求前提下，考虑偶发任务、 软实时任务的混合调度： 对软实时任务的调度目标：对软实时非周期任务，提高 它们的响应时间；对软实时周期任务，针对当错过截止期的 软实时任务数达到一定比例后也是不能接受的情况，提出了 保证一个软实时周期任务在任意连续m次任务中，至少有n次 任务在截止期限内完成的调度要求，并将能满足这种调度要 求的实时系统称为弱硬实时系统（e.g 实时网络传输）。 对偶发任务的调度目标：因为偶发任务也是硬实时任务， 故需满足它们的时限要求并给出可调度性判定条件。
2 1)
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一、引入 2、国内外研究概况
当然，RM是基于这样一种比较理想的硬实时周期任务模型： i. 所有的任务都是周期任务 ii. 所有的任务都是不相关的，即它们没有共享资源 iii.所有任务都有一个固定的执行时间或最大执行时间 iv.所有任务的相对截止时间 都等于它们的周期 v. 所有任务都是可抢占的 vi.系统只有一个处理器 注：若iv不成立，则RM不是最优的固定优先级调度算法。这 事可采用另一种算法：时限单调(deadline monotonic)调度算 法DM，其按任务的相对时限来分配优先级：相对时限越短， 优先级越高。
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一、引入 2、国内外研究概况
还有其他的动态优先级调度算法，e.g 最小空闲时间优先 （Least Slack Time First,LST）算法。
一个任务在t时刻的空闲时间等于： 截止时刻－ t －该任务的剩余执行时间
虽然LST也是具有最优性，但需随时监视所有就绪任务，运行 时的开销较大，且如果两个任务的空闲时间接近，很容易产生 调度的颠簸现象，所以实际使用中一般不适用。
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一、引入 1、背景、目的及意义
目前业界公认的已经成为工业标准的实时调度算法有两个： 最优固定优先级调度算法：单调速率调度算法RM 最优动态优先级调度算法：最早截止期优先调度算法EDF EDF不仅可调度硬实时周期任务，还可调度硬实时非周 期任务（偶发任务），且调度硬实时周期任务集时，周期 任务集总负载最大可达100%。 这篇论文主要就是分析该调度算法的性质，特别是最大 可挪用时间的性质和计算，及其在硬实时周期任务、偶发 任务、软实时任务的混合调度，资源访问控制等领域的应 用。通过改进混合调度算法和可调度性判定条件，来提高 处理器利用率。
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一、引入 1、背景、目的及意义
从实时系统理论的发展来看，主要有以下几个方面： 有资源互斥的硬实时任务调度： 提出几种资源互斥协议来防止优先级反转和死锁问题， 并给出相应的可调度判定条件。 多处理器实时任务调度，前面的研究都是假定系统中只有 一个处理器，忽略实际复杂的因素，将注意力集中到调度算 法、资源访问控制和可调度性分析判定的基本原理上。这部 分将这些理论应用于包含多个处理器的实时系统中，并处理 在单处理器系统中未出现的问题。
Research on the Earliest Deadline First Real-Time Scheduling Algorithm
最早截止期优先实时调度算法研究
内容要点
一、引入 1、背景、目的及意义 2、国内外研究概况 二、实时系统模型和EDF算法 1、实时系统模型
2、EDF实时调度算法
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先级的调度算法：
Earliest deadline first,EDF
EDF按实时任务截止期的远近来分配优先级，任何时刻总是 总是运行优先级最高的任务，即总是优先运行最紧迫的任务。 EDF对于硬实时周期任务或硬实时非周期任务的调度来 说都是最优的 动态优先级调度算法。
1、访问控制协议 2、可调度判定条件 3、对比实验
六、总结
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一、引入 1、背景、目的及意义
在实时系统的理论研究中，按对计算完成时间的约束要求将 实时任务 分为 硬实时任务 和 软实时任务。
硬实时任务：规定时限内必须完成，否则会产生严重后果。 e.g 汽车的刹车制动系统任务、核反应堆的冷却系统任务；
3、EDF调度算法的最优性 4、硬实时周期任务集的可调度性判定 三、最大可挪用时间 1、问题描述 2、最大可挪用时间的性质 3、可延迟时间逼近算法
4、仿真实验
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内容要点
四、硬实时周期任务和偶发任务混合调度
1、空闲时间分布 2、可挪用时间
3、空闲挪用时间判定算法
4、仿真实验
五、资源访问控制