最早期限优先调度算法(EDF)实验报告
EDF调度算法
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
软实时任务和偶发任务的调度 因为软实时任务允许运行时间错过截止期，所以其调度目标 是在保证满足硬实时周期任务的时限前提下，提高软实时任 务的响应时间。目前主要的调度算法有：
i. 后台运行法
ii. 轮询服务器法 iii. 挪用法
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一、引入 2、国内外研究概况
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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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
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。
RM和EDF算法原论文翻译
RM和EDF算法原论文翻译RM和EDF——硬实时环境下多线程的调度算法摘要：单处理器的多线程调度问题的研究范围已经从它本身的特征拓展到程序运行的可靠性。
研究表明最佳固定优先级调度在大型任务序列集的情况下的最大调度利用率仅为70%。
此外，根据当前任务序列截止期动态分配优先级可以使调度率利用率等于1。
本文还讨论了将两种调度方法结合起来的算法。
1 引言近年来，运用计算机来控制和监测工业生产过程已得到广泛应用和不断扩展，并且在未来很可能得到更大的拓展。
此类应用的多数情况下，计算机由一定数目的时限监控程序和一批非时限任务流所共用。
然而，在其他的应用中，非时限作业不存在且计算机的有效利用只能通过谨慎调度时限监测程序来达到。
后者被称为“纯过程控制”且为本文呈现的组合调度分析提供了理论背景。
本文研究了此类程序设计中的两种调度算法，这两种均为可抢断优先级驱动算法，这意味着正在处理的任务可被任何高优先级任务中断。
第一个算法用一个固定优先级分配能使处理器利用率到达约70%甚至更大。
第二个算法通过动态分配优先级可以达到处理器的全利用。
此外，本文还讨论了两个算法的结合。
2 背景一个程序控制计算机执行一个或更多的监控程序。
追踪航天器运行轨迹的天线尖端就是此类监控程序的一个例子。
每个程序与一系列任务序列集相联且共同被执行。
此类任务中的一些任务是为了响应计算机监控的设备所发生的事件。
这些任务不能先于事件执行。
每个任务都必须在事件按要求释放后的固定时间内执行完毕。
在此时间段内的服务都需确保稳定性。
将运行环境分类为“硬实时”[1]是为了在可接受的响应时间统计分布上与“软实时”相对应。
多数现有多程序设计文献是针对商业分时系统的统计数据分析（文献[2]包含了详细的参考书目）。
也有文献针对更有意思的方面，比如调度批量处理设备或是混合批量分时设备，这些调度通常是在如文献[3]-[8]中多处理器配置环境下。
仅有少数论文直接讨论如何攻克“硬实时”程序设计的难关。
浅析RM与EDF实时调度算法
浅析RM与EDF实时调度算法1 引言与非实时系统相比，嵌入式实时系统因其所控制物理过程的动态性，要求运行于其中的单个任务必须满足其时限要求，以确保整个系统的正确性和安全性[1]。
在航空航天、电信、制造、国防等领域，对实时系统有着强烈的应用需求。
实时处理和实时系统的研究和应用工作已经有了相当长的历史，在实时任务调度理论、实时操作系统、实时通信等方面取得了大量成果。
实时任务调度理论是实时处理技术的核心和关键[2]。
这是因为，实时任务具有时限要求，在一个或多个处理器之间调度实时任务，需要判断是否每个任务的执行都能在其截止期限内完成。
如果每个任务的执行都能在其截止期限内完成，则称该调度是可行。
可调度性判定就是判定给定的n个实时任务在应用某种调度算法的前提下能否产生一个可行的调度。
调度算法的设计要尽可能满足任务可调度性的要求[3]。
2 实时调度分类由于实时系统的侧重点不同，实时调度亦有多种分类方式。
常见的分类有，根据任务实时性要求的重要程度，分为硬实时调度和软实时调度——在硬实时调度中任务必须在其截止期限内执行完毕，否则将产生严重后果。
而对于软实时任务，当系统负载过重的时候，允许发生错过截止期限的情况，根据任务是在一个或多个处理器上运行，分为单处理器实时调度和多处理器实时调度，多处理器实时调度又可分为集中式调度和分布式调度；根据调度算法和可调度性判定是在任务运行之前还是运行期间进行的，分为静态调度、动态调度和混合调度；根据被调度的任务是否可以互相抢占，分为抢占式调度和非抢占式调度；根据任务请求到达的情况不同。
分为周期性任务调度和非周期性任务调度。
不同调度方式具有各自的优缺点，适用于不同类型的实时系统。
3 RM与EDF调度算法简介1973年，Liu 和Layland 提出了一种适用于可抢占的硬实时周期性任务调度的静态优先级调度算法——速率单调（Rate Monotonic ，简称RM ）调度算法，并对其可调度性判定问题进行了研究。
操作系统优先调度算法实验报告
scanf("%d",&a);
printf("\nPlease input the process name,arrive time and run time:\nFor example: 1 2 1\n");
for(i=0;i<a;i++)
注意：
实验报告将记入实验成绩；
每次实验开始时，交上一次的实验报告，否则将扣除此次实验成绩。
********************************************
name arrive run rest state
3 4 3 1 running
********************************************
name arrive run rest state
为考虑进程所需时间小于时间片大小的情况，如：进程运行完一次时间片时间中断后，但下一个进程的提交时间要迟很多，这时候就会浪费很多时间等待，这是该程序还需改进的地方。
另外，本实验中的RR算法的时间片大小固定，所以实际是属于基本轮转法，还有种是时间片长短是变化的，即改进轮转法。在基本轮转法中，时间片大小的设置是关键。时间片设得太短会导致过多的进程切换，降低了CPU效率；而设得太长又可能引起对短的交互请求的响应变差。据悉，通常，时间片的长度为几十毫秒到几百毫秒，而将时间片设为100毫秒通常是一个比较合理的折衷。
5．实验环境：实验用的软硬件环境（配置）。
6．实验方案设计（思路、步骤和方法等）：这是实验报告极其重要的内容。概括整个实验过程。
一种基于EDF的运行时模型研究的开题报告
一种基于EDF的运行时模型研究的开题报告一、研究背景随着嵌入式系统的广泛应用，对实时性的要求不断提高，而实时性保证问题是嵌入式系统中一个十分重要的问题。
在实时系统中，任务调度算法是实现实时性保证的关键。
EDF（Earliest Deadline First）调度算法是一种比较有效的实时系统调度算法，它通过选择剩余执行时间最少的任务进行调度，以尽可能避免任务的失约。
在现有研究中，针对EDF调度算法的研究多集中在其理论分析和仿真实验上，缺乏对于真实硬件环境下的实验验证和性能研究，因此需要进一步探究基于EDF的运行时模型。
二、研究目标本研究旨在基于EDF调度算法，构建一个包含硬件平台和软件任务的综合实验平台，开展运行时模型研究，探索EDF调度算法在真实硬件环境下的实验验证和性能评估。
三、研究方法1. 构建实验平台：采用ARM Cortex-M4处理器作为硬件平台，开发基于FreeRTOS操作系统的软件任务，构建一个包含硬件平台和软件任务的综合实验平台。
2. 设计实验方案：根据EDF调度算法的机制和特点，设计一组实验方案，包括任务的执行时间和优先级，以及不同负载下的实验条件设置。
3. 进行实验验证：在实验平台上执行设计好的实验方案，统计实验数据，并运用相关数据分析方法进行实验结果评估。
四、研究意义通过构建基于EDF调度算法的综合实验平台，能够真实、直观地反映EDF调度算法在嵌入式系统中的实际应用效果，对于深入研究EDF调度算法的机制和特点，提升实时系统的实时性能有一定的意义。
同时，本研究所构建的实验平台对于其他实时任务调度算法的研究，也具有一定的参考价值。
调度算法的实验报告
一、实验目的1. 理解操作系统调度算法的基本原理和概念。
2. 掌握几种常见调度算法的原理和实现方法。
3. 分析不同调度算法的性能特点，为实际应用提供参考。
二、实验内容本次实验主要涉及以下几种调度算法：先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度（Priority Scheduling）、最高响应比优先（HRRN）和时间片轮转（Round Robin）。
1. 先来先服务（FCFS）调度算法FCFS调度算法按照进程到达就绪队列的顺序进行调度，先到达的进程先执行。
该算法简单易实现，但可能导致长作业等待时间过长，从而降低系统吞吐量。
2. 最短作业优先（SJF）调度算法SJF调度算法优先选择执行时间最短的进程进行调度。
该算法可以最大程度地减少平均等待时间和平均周转时间，但可能导致长作业等待时间过长。
3. 优先级调度（Priority Scheduling）算法优先级调度算法为每个进程设置一个优先级，优先选择优先级高的进程进行调度。
该算法可以满足高优先级作业的需求，但可能导致低优先级作业长时间等待。
4. 最高响应比优先（HRRN）调度算法HRRN调度算法为每个进程设置一个响应比，优先选择响应比高的进程进行调度。
响应比是作业的等待时间与作业所需时间的比值。
该算法综合考虑了作业的等待时间和所需时间，是一种较为公平的调度算法。
5. 时间片轮转（Round Robin）调度算法时间片轮转调度算法将CPU时间划分为固定的时间片，按照进程到达就绪队列的顺序，每次只允许一个进程运行一个时间片。
如果进程在一个时间片内无法完成，则将其放入就绪队列的末尾，等待下一次调度。
该算法可以平衡各个进程的执行时间，但可能导致进程响应时间较长。
三、实验步骤1. 编写一个进程调度程序，实现上述五种调度算法。
2. 生成一个包含多个进程的作业队列，每个进程具有到达时间、所需运行时间和优先级等信息。
3. 分别采用五种调度算法对作业队列进行调度，并记录每个进程的执行情况。
一种基于EDF的实时任务调度算法浅析
一种基于EDF的实时任务调度算法浅析摘要实时系统的高可靠性、计算准确性及输出结果的实时性使得其在各领域的应用越来越广泛。
而实时调度算法是实时系统中的关键技术。
本文在EDF 算法的基础上提出了一种新的实时调度算法，该算法通过任务的可推迟执行时间逐次逼近，能够快速准确的计算出每个任务的最大可挪用时间。
关键词实时性；实时调度算法；单调速率优先；最早截止期优先；计算时间前言实时系统是指能够及时响应外部发生的随机事件，并在规定时间内完成对事件处理的计算机系统。
实时系统具有高可靠性、实时性、少人工干预、专用性等特征，广泛应用于航天控制、工业控制、机器人智能控制、云计算、多处理器下多媒体流调度以及嵌入式智能设备等各个重要领域。
实时系统不仅应用广泛，而且要求严格。
对实时调度算法的研究，是实时领域的一个重要的研究课题[1]。
1 实时调度算法实时调度算法可以分为两类：静态调度算法和动态调度算法。
RM 和EDF 调度算法分别是经典的静态和动态实时高度算法，在实时调度领域占有重要地位。
EDF调度算法按照实时任务截止期的远近来分配优先级，截止期越近的任务优先级越高，任何时刻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。
因为在不同时刻，两个周期任务截止期的远近关系可能会改变，所以EDF 调度算法是一种动态优先级调度算法。
EDF算法不仅对于硬实时周期任务调度，而且对于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本文在EDF算法的基础上提出了一种新的实时调度算法，该算法通过任务的可推迟执行时间逐次逼近，能够快速准确的计算出每个任务的最大可挪用时间[2]。
2 任务模型本文使用以下概念来描述实时系统。
定义1（超周期，hyperperiod）：硬实时周期任务集中的所有任务周期的最小公倍数，记为H，H=LCM（T1，T2，…，Tn），其中LCM是最小公倍数函数。
定义2（周期任务的负载）：一个周期任务平均对处理器的占用率，记为u，u=C/T，C为周期任务每次的执行时间，T为周期任务的周期，即每次释放的时间间隔。
操作系统中的调度算法分析
操作系统中的调度算法分析操作系统是计算机系统中最为重要的组成部分之一，它负责管理计算机系统的资源，包括硬件和软件资源，并且为其它应用程序提供支持和服务。
在操作系统中，调度算法是其中非常重要的一部分，对于它的优化和改进有着非常重要的意义。
本文将按照类别对操作系统中的调度算法进行详细分析，包括批处理系统中的调度算法、交互式系统中的调度算法、实时系统中的调度算法，以及多处理器系统中的调度算法。
一、批处理系统中的调度算法批处理系统是指能够自动地运行一批作业的操作系统，它是在没有任何人的干预下完成作业的自动化系统。
在批处理系统中的调度算法，其主要目的是使各作业的吞吐率最大，并且减少响应时间和等待时间。
在批处理系统中的调度算法包括先来先服务（FCFS）算法、短进程优先（SJF）算法、最高响应比优先（HRRN）算法等。
1、先来先服务（FCFS）算法先来先服务算法，也称为先到先服务算法，是最简单的一种调度算法。
它的作用是按照进程的到达时间的先后顺序进行服务，先到达的进程先得到服务，后到达的进程则必须等待前面进程的服务结束才能够被执行。
优点是公平、简单，缺点是会导致长作业等待时间长，短作业等待时间短。
2、短进程优先（SJF）算法短进程优先算法，是按照进程的执行时间长度来排序，执行时间越短的进程优先得到服务，它可以使得等待时间总和最小，从而提高系统的吞吐率。
但是，如果遇到长作业，则会导致短作业等待时间过长。
3、最高响应比优先（HRRN）算法最高响应比优先算法，则是综合考虑前两种算法的优点而得到的一种调度算法，它会计算出每个进程的响应比，并且选择响应比最高的进程进行执行。
响应比的计算公式是：响应比 = (等待时间 + 执行时间) / 执行时间该算法可以最大限度地减少等待时间，并且适用于长作业与短作业的服务。
二、交互式系统中的调度算法相比于批处理系统，交互式系统强调用户体验，需要快速响应用户的指令请求。
因此，交互式系统中的调度算法，其主要目的是降低响应时间，尽可能快地处理用户的请求。
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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。
4）新建edf.c文件，用EDF函数将数组中的时间片根据截止时间的大小从小到大进行排序，输出它们的截止时间排序，再判断是否可调度，若是不可调度输出“不可调度！”，若是可调度输出调度顺序。
5）新建main.c文件，在其中调用input函数和EDF函数。
6）编译运行程序，输入多个任务调试程序至结果无误。
7）对实验进行分析、反思，与同学讨论。
五、实验结果程序完成后，输入了多种情况进行验证，运行结果正确，符合按照最早截止期优先算法得出的结果。
1）不可调度当五个任务的执行时间和周期都为1时，是不可调度的。
（由EDF算法的测试可知）2）可调度当五个任务的执行时间和周期分别为1、3，2、12，1、6，1、4，3、20，释放时间分别为0,1,0,1,0时，是可调度的。
结果如下：六、实验分析与讨论1）编程前要理解清楚算法。
对算法理解不清就编写代码实现，那么写出来的程序与计算出来的结果会不一致、运行不正确。
重新理解算法，调试程序，会造成不必要的时间浪费。
2）实验前一定要做好实验设计。
如变量设置，功能语句设计等。
否则在编写程序的过程中容易出现思维逻辑不清晰，无法继续实现必需功能的问题。
这样仍然会造成不必要的时间浪费。
附：源代码//EDF.h#include<stdio.h>#include<windows.h> #define n 5int number;int schedule[1000][2]; int FS[1000][2]; struct Program{int name; int run;int period; int release; }A[1000]; void Input(); void EDF();/*************输入*************/#include"EDF.h"void Input(){// program A[n];char s;int i,j,k;int name,run,period,release;number=0;for(i=0;i<5;i++)/*i是任务个数*/{printf("Program's name,Execution time,Period(=Deadline),Release time:"); scanf("%d %d %d %d",&name,&run,&period,&release);k=0;while(k<5)/*k是周期数*/{for(j=0;j<run;j++){A[number].name=name;A[number].run=1;A[number].period=period;A[number].release=release+k*period;number++;}fflush(stdin);/*清空缓冲区*/k++;}}printf("\n");printf("What you input is:\n");for(i=0;i<number;i++) {printf("%d\t%d\t%d\t%d\n",A[i].name,A[i].run,A[i].period,A[i].release);}}//main.c/*EDF 算法实现-C 语言，结构体*/ #include"EDF.h"void Input();int main(){Input();EDF();return0;}//edf.c#include"EDF.h"void copy(struct Program* b,struct Program* a) {b->name = a->name;b->run = a->run;b->period = a->period;b->release=a->release;return;}//EDF 核心算法void EDF() {struct Program m;int i,j,k,l;int sum;int flag;//排序for(i = 0;i<number;i++){k = i;for(j = i;j < number;j++){if(A[j].period+A[j].release < A[k].period+A[k].release) k = j;}copy(&m,&A[k]);copy(&A[k],&A[i]);copy(&A[i],&m);}printf("截至时间排序如下\n");for(i = 0;i < number;i++){printf("%d\t%d\t%d\t%d\n",A[i].name,A[i].run,A[i].period,A[i].release);}printf("*********************\n");//判断sum = 0;flag=0;for(i=0;i<number+1;i++){FS[i][0]=-1;FS[i][1]=-1;}for(i=0;i<number;i++){j=A[i].release;while(j<number){if(FS[j][1]!=-1){;}else{if(FS[j][0]==-1){FS[j][0]=A[i].name;if(j==A[i].release+A[i].period||j>A[i].release+A[i].period) {flag=1;}break;}else if(FS[j][0]==A[i].name){;}else{FS[j][1]=A[i].name;if(j==A[i].release+A[i].period||j>A[i].release+A[i].period) {flag=1;}break;}}j++;}}if(flag==1){printf("不可调度！\n");}else{printf("调度顺序如下\n");i=0;while(i<A[number-1].period+A[number-1].release){if(FS[i][0]==-1)printf("0 ");else{printf("%d ", FS[i][0]);}if(FS[i][1]==-1){printf("0");printf("\n");}else{printf("%d\n", FS[i][1]); }i++;}}Sleep(100000);}。