实时调度

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基于实时操作系统的反馈调度算法实现

基于实时操作系统的反馈调度算法实现
T r u e T i m e工具 箱 来 对 多任 务 实 时 调 度 引 入 反 馈 机
第一作者简介 : 邓 小龙( 1 9 7 2 一), 男, 副教授/ 高级工程 师 , 上海交 通 大学博士后。研究方向 : 计 算机控 制系统 , 目标跟踪与智能控制 。
制, 用控制理论 的方法来设计调度器 。但是这种仿
这些 任务 的实 时性得 以保 证 。
时间 内执 行计 算 或 处 理 事 务 并 对 外 部 事 件 做 出 响 应 的计 算 机 系 统 。计 算 机 控 制 系统 是 一 类 最 典 型 的实 时系统 , 又 称 为 实 时控 制 系 统 ( r e a l — t i m e c o n t r o l s y s t e m,R T C S ) , R T C S底 层 基 本 控 制 单 元 的软 件 核 心部分 即为实 时操作 系统 ( r e a l - t i m e o p e r a t i n g s y s - t e m, R T O S ) 。 目前 大多控 制 系 统 为 多任 务 模式 , 需 要运行 多个 任务 。典 型 R T C S如 图 1 所示。
认为 , 实时 系统 ( R e a l — t i m e s y s t e m) 是 能 够 在 确 定 的
的时 间 。这 就 需 要 某 种 多 任 务 实 时调 度 算 法 来 管 理多 个任 务 , 协 调分 配 各 个 任务 占用 处 理器 的时 间
和计算资源 , 满足各个任务 的截 止时 限要求 , 并 使
计算机系统
实时操作 系统
多任 务实 时 调 度 是 实 时 系 统 研 究 的 核 心 及 热 点 。 目前 在 实 际 应 用 中使 用 最 广 泛 的 实 时 调 度 算

基于Windows+RTX的CNC实时多任务调度设计

基于Windows+RTX的CNC实时多任务调度设计

但是传统数控系统把所有核心功能任务 ( 包括译 码、 刀具补偿 、 插补及位置控制等) 均划为控制类任务 , 未进行实时任务和非实时任务 的划分 , 所有任务运行
在 同一环境下 , 主要 由低级语言和专用硬件来完成 , 不 利于实现系统功能的实时性和互操作性 。因此 , 如何 完 成具 有 实时性 的多任 务 调度 就 成 为 采用 基 于 P C的
基 于 Widw + T n o s R X的 C C实 时多任务 调度 设计 N
・3 l 1・
基于 Wi o s T n w +R X的 C C实时 多任务 调度设 计 d N
刘 寰 , 现生 , 秦 蒋明桔 , 田青 山
707 ) 10 2 ( 西北工业 大学 机电学院 , 陕西 西安
Ab ta t A a i p o oy e o otC y tm s b i a e n W i d w . ET d v lp n lt r a d r - s r c : b sc r ttp f f NC s se i u l b s d o n o s N e e o me t a o m n e s t p f
开放式数控系统架构。Wi o sN n w . T操作系统是非抢 d 先式多任务调度机制H , 且其线程优先 级太少 , J 中断 活 动不 遵循 线 程 优 先 级 J不 能 完 成 实 时 任 务 , 以 , 所 采用具有完全抢 占式线程调度机制的 R X作 为 Wi T n - dw 实时扩展 , os 以保证完成数控系统的高实时性任
务; 组件是指系统中可替换的物理单元 , 该单元封装了 模块的实现细节并提供了一组实现 的接 口 , 采用组 件设计思想开发核心功能模块 , 用以满足开放式数控 系统的可重构 、 可扩展等要求 。

半导体生产线动态实时智能调度方法研究【控制理论与控制工程专业优秀论文】

半导体生产线动态实时智能调度方法研究【控制理论与控制工程专业优秀论文】

内容摘要生产调度是在不增加或少增加投入的情况下,通过充分组合和利用现有资源,提高企业竞争力的最有效手段之一。

半导体生产线的结构复杂、设备多且加工特性各异,具有严重的可重入性、高度不确定性和多目标优化特征,所有这些给半导体生产线的调度带来了极大的困难。

在综述半导体生产线调度特点的基础上,对半导体生产线的动态调度进行了深入而细致的研究,给出了半导体生产线多目标优化动态调度规则(MODD,Multi.objectiveOptimizationDynamicDispatc}lingRule)。

MODD包括五种类型的调度规则:正常生产状态调度规则、瓶颈设备低在制品水平调度规则、非瓶颈设备高在制品水平调度规则、多批加工设备调度规则与紧急工件调度规则。

该算法考虑了半导体生产线的本质特点,如可重入流、多批加工、紧急工件、次序相关的准备时间等等;能够同时优化半导体生产线多个性能指标。

如MOVEMENT、加工周期、生产率与准时交货率。

但是该算法的局限性在于:在半导体生产线瓶颈变化频繁的情况下,可能会影响调度决策的快速性。

群体智能理论为半导体生产线动态调度提供了新的解决思路。

在充分理解群体智能理论的思想的基础上,提出了半导体生产线动态实时智能调度方法。

研究分三个阶段进行:第一阶段:基于信息素的间接交互方式,提出了基于信息素的半导体生产线动态实时智能调度算法(PBDR,Pheromone.BasedDynamicReal.TimeSchedutingAlgorithm)。

首先,模拟蚁群生态系统,构建了实现半导体生产线动态调度的MAS系统(SMAS)。

在该系统中,使用每个蚂蚁agent分别控制相应的工件、设备、运输工具与人员,将与调度相关的信息表示成相应的蚂蚁agent的信息素。

蚂蚁agent通过感知其他蚂蚁agent的信息素来确定自己下一步行为,即选择合适的设备等待加工或选择合适的工件进行加工,从而实现动态调度。

该算法有两方面的优势:一是将调度相关信息表示成蚂蚁agent的信息素后,可以根据要优化的性能指标,来相应地改变信息素的表示方式,对调度的结构却不发生影响,可以方便地实现方法的重用;二是决策时间短、计算量小、实时性好、易于实现,非常适用于动态调度。

实时系统的多任务调度

实时系统的多任务调度

文献标识 码:
中围 分娄号: T 门
实时系统的多任务调度


怀’ .胡继蜂
( 东南大学 f I 1 动化研究所,南京 2 0 9 ;2 1 6 云南民族学院化学系 ,昆明 6 0 9 ) 0 503
要:讨论 了实时系统多任务 的调度 ,对速 率单 凋调度算法进行 了 改进 .以便其能应用于 具有非周期任务 的实时系统,同时对 系统 的瞬 时
2 实时系统中多任务的调度原理
2I问题的描述 . 设有一个任务集
s Tp, T , … “,Tg, Ta l h , … - _ ‰ ‘ j = I n , p, ,r a 1
过戡有 定的适应性 。最后 , 出 丫系统中任 务可调度的条件 。 始
关键诃:实时系统 ;周期任务 ;非周期任 务;速率单调调度算法
M utt s c e ui gf rRe lt y tms l a k S h d l o a-i S se i n me
L1 Hu i HU Jfn  ̄ U a , i g c I A tmainR sac n tue f o le s U i ri , a jn 10 6 . uo t ee rhIsi t S uh at nv s y N nlgtm;P rol ts ;Ap ro its ;Raemoo oi shd l g( Ke o dlRE b mes e i Eide ak e idc ak t— n tnc c  ̄ui RMS  ̄ )
l 概 述
实时系统是指系统在接到数据的同时 , 能够在规定的时 间内予 以响应 ,以足够快的速 度处理 ,及时将处理结 粜送钮
u e o h c bfme s s e wh r h r r p ro i as s Att e s d f r t e r a i y tm e e t e e a e a e i d c t k . h ame e e RM S a p ̄ t e e s e h r a -i s tan i n ve l a i m da h a P wh n l  ̄ e ltme i r se to r o d. Fi a l t o ii n f rs h d l i V' fr a -i y tm i e ・ nl y. hec nd to o e E u ab l ,o e ltmes s e i g v n i s

实时操作系统的关键实时性体系结构

实时操作系统的关键实时性体系结构

实时操作系统的关键实时性体系结构实时操作系统(RTOS)是专为在严格的时间限制内完成特定任务而设计的操作系统。

它们在许多关键领域中发挥着重要作用,如航空航天、医疗设备、工业自动化等。

本文将探讨实时操作系统的关键实时性体系结构,包括其定义、特性、以及实现实时性的关键技术。

一、实时操作系统的定义与特性实时操作系统是一种特殊的操作系统,它能够保证在规定的时间内完成对外部事件的响应和处理。

这种系统的主要特点是具有高度的可靠性和可预测性。

以下是实时操作系统的一些基本特性:1. 确定性:RTOS必须能够在确定的时间内完成任务的调度和执行。

2. 可预测性:系统的行为和性能应该是可预测的,以便用户可以依赖其在规定时间内完成任务。

3. 优先级调度:RTOS通常采用优先级调度算法,以确保高优先级的任务能够优先执行。

4. 任务间通信:RTOS提供了多种任务间通信机制,如信号量、消息队列和共享内存等,以支持任务之间的协调和数据交换。

5. 资源管理:RTOS需要有效管理有限的资源,如CPU时间、内存和I/O设备,以避免资源竞争和死锁。

6. 容错性:RTOS应该具备一定的容错能力,能够在出现错误时快速恢复,保证系统的稳定运行。

二、实时操作系统的关键实时性体系结构实时操作系统的体系结构是实现其实时性的关键。

以下是一些核心的实时性体系结构组成部分:1. 内核设计:RTOS的内核是系统的核心,负责任务调度、资源分配和中断处理等。

内核的设计需要精简高效,以减少系统的响应时间。

2. 调度策略:调度策略是RTOS中最重要的组成部分之一。

常见的调度策略包括先来先服务(FCFS)、最短作业优先(SJF)、轮转调度(RR)和优先级调度等。

3. 任务管理:RTOS需要能够创建、调度和管理任务。

任务可以是周期性的,也可以是偶发的,RTOS需要能够根据任务的属性和优先级进行有效管理。

4. 中断处理:中断是RTOS响应外部事件的重要机制。

RTOS需要能够快速响应中断,并在中断服务程序中执行必要的任务切换。

安全驱动的实时任务调度遗传算法

安全驱动的实时任务调度遗传算法

了相 应 的 安 全 效 益 函数 , 此 基 础 上 构 建 了一 个 安 全 驱 动 的任 务 调 度 模 型 。为 了解 该 模 型 , 计 了新 的 选择 算 子 在 设
使 得 不 满足 时 间 约 束但 安 全 效 益 值 大的 个 体 也 参 与到 进 化 中 , 而保 证 种 群 多样 性 ; 计 了一 个 能 够 扩 大搜 索 范 从 设 围 的新 的 杂 交 算 子 和 增 强搜 索 精 度 的 调 整 算 子 。 最后 引入 一 个 启 发 式 算 子 , 出 了一 种 搜 索 能 力 较 强 的 安 全 驱 提
t o s r i t n h e u i e f r n ea e c n ie e .F r t ,a s c rt - fiin y f n t n i p o o e ,a d a i c n tan s a d t e s c r y p ro ma c r o sd r d me t isl y e u i e f e c u c i r p s d n y c o s
安 全 驱 动 的 实 时 任 务 调 度 遗 传 算 法
朱 海 ,王 宇平
( 西安 电子科技 大学 计算机 学院 ,陕西 西安 7 0 7 ) 1 0 1
摘 要 : 异 构 网格 环 境 下 的硬 实 时 任 务 调 度 问题 , 仅 考 虑 了 时 间 约 束 而且 考 虑 了 其 安 全 性 能 需 求 , 造 对 不 构
ZH U a 。 W A N G — i H l Yu p ng
( c o l f C mp trS in ea d Teh oo y,Xi inUnv S h o o ue ce c n c n lg o da i .,Xia 1 0 1,C ia ’ n7 0 7 hn )

一种分区操作系统实时任务调度方法

一种分区操作系统实时任务调度方法作者:周霆胡宁任晓瑞来源:《计算机光盘软件与应用》2013年第10期摘要:本文以提高在综合化航空电子系统混合任务场景中的实时任务响应性能和解决遗产代码重用问题为目标,提出一种具备虚拟化支持能力的分区操作系统实时任务调度方法。

该方法通过建立全局调度队列,并对任务状态进行合理控制,相比已有分区操作系统两级调度模型更为灵活,并且保证了虚拟化分区中客户操作系统自身的调度策略不被破坏,能够满足分区操作系统对任务调度实时性和虚拟化支持能力的需求。

关键词:分区操作系统;任务调度;全局调度队列;虚拟化支持中图分类号:TP316.2随着航空电子技术的发展,机载电子系统综合化模块化(Integrated Modular Avionics,简称IMA)成为必然发展趋势,一个物理平台可能承担来自多个系统的不同类型的任务,这些任务对基础平台的处理特性有着极为不同的需求。

例如,机电应用可能需要快速处理多个外部事件,飞控应用可能需要根据当前传感器数据及时进行舵面控制,而航电应用可能需要进行复杂计算以完成某种功能,这些应用综合在一起,提出了强实时任务与一般任务共存的需求。

如图1所示的操作系统(简称OS)架构所示[1],目前为了解决综合化带来的故障隔离和信息安全问题,现有的高安全机载操作系统都采用了分区机制,提供分区间隔离与分区间通信能力。

现有的典型分区操作系统,如VxWorks653等采用两级任务调度策略,分区调度凌驾于分区内的任务调度之上,任务响应难以逾越分区时间窗口的限制,虽然能够确保任务的确定性实时响应,但是无法对任务从全局层面提供以任务为单位的统一调度,需要进行大量的前期任务规划,缺乏灵活性。

另一方面,机载软件的开发和验证成本相对较高,业界一直在探索降低机载软件成本的途径。

系统综合中重用遗产代码可以有效降低成本,提高系统的安全性。

虚拟化能够为代码重用提供有效支持[2],支持虚拟化也成为机载操作系统发展的一个新的方向。

水库工程调度运用方案

水库工程调度运用方案一、引言水库工程是指为满足城乡工农业用水、防洪排涝、发电等需求而建设的大中型水利工程。

水库的调度运用是指根据各种条件和要求,采用灌溉、发电、防洪、供水等方式,为水库的水资源进行科学合理的分配和利用。

水库工程的调度运用方案对于保障水资源合理利用和维护水利工程设施的运行安全具有重要意义。

因此,本文将探讨水库工程调度运用的方案,包括水库的调度原则、调度方法、运用方案等方面。

二、水库工程调度原则1. 综合利用原则:在进行水库工程调度运用时,应当充分考虑周边地区的用水需求、农田灌溉、发电、防洪排涝等多种需求,根据实际情况采取综合利用的原则,使水库的水资源得到最大化的利用。

2. 安全优先原则:水库工程调度运用时,应当以维护水库设施的运行安全为首要任务,确保水库的防洪、供水、发电等功能能够正常运行。

3. 灵活调度原则:在水库工程的运用方案中,应当采用灵活的调度方式,根据当时的气候、水情等因素进行调整,使水资源的分配更加合理、科学。

4. 生态环境保护原则:在进行水库工程调度运用时,应当充分考虑水库周边的生态环境,合理安排水库的放水、蓄水等工作,以保护水生态环境的完整性。

三、水库工程调度方法1. 预测调度:预测调度是指根据历史水情数据、气象预报等信息,对未来一段时间内的水情进行预测,然后制定相应的水库调度方案。

2. 实时调度:实时调度是指根据实时的水情数据、气象信息等,及时调整水库的蓄水、放水等工作,以满足各种需求。

3. 联合调度:联合调度是指多个水库工程进行联合调度,协同运行,以最大化地利用水资源。

四、水库工程调度运用方案1. 防洪调度:水库工程在防洪方面的调度运用是其最基本的作用之一。

在防洪调度中,水库应当根据气象预报、降雨情况等因素,提前进行蓄水,以保证水库有足够的蓄水量来防御可能发生的洪水。

2. 灌溉调度:水库工程在农田灌溉方面的调度运用也是其重要的作用之一。

在灌溉调度中,水库应当根据不同农田的需水情况,合理安排水库的放水,以保证农田的灌溉需求。

车辆调度效率评估与优化策略

车辆调度效率评估与优化策略在现代物流和运输领域中,车辆调度对于实现高效运营至关重要。

对于物流企业和运输公司来说,提高车辆调度的效率不仅可以降低成本,还可以提升客户满意度。

本文将探讨车辆调度效率的评估方法,并介绍一些优化策略,以帮助企业提升运输效率。

1. 效率评估方法要评估车辆调度的效率,可以采用以下几种方法:1.1 基于运输任务的评估:通过分析运输任务的完成时间、运输成本和客户满意度等指标来评估调度的效率。

例如,运输任务的完成时间越短、成本越低、客户满意度越高,说明调度效率越高。

1.2 车辆利用率评估:通过分析车辆的工作时间占比来评估调度的效率。

车辆的利用率越高,说明调度效率越高。

可以计算每辆车的工作时间和空闲时间,从而评估车辆利用率。

1.3 运输效率评估:通过分析运输任务的完成数量和时间来评估调度的效率。

例如,如果在相同时间内完成了更多的运输任务,说明调度效率更高。

2. 优化策略为了提高车辆调度效率,可以采取以下优化策略:2.1 实时调度:采用实时调度系统,及时获取运输任务的信息,并根据实时的路况和车辆状态进行调度。

实时调度可以减少任务的等待时间和车辆的空闲时间,提高调度效率。

2.2 车辆路线的规划优化:通过分析车辆的行驶路径和运输任务的位置信息,进行路线规划优化。

选取最短路径或者最优路径,可以减少行驶里程和时间,提高调度效率。

2.3 车辆配载优化:通过合理的配载策略,使每辆车的装载率达到最大,避免车辆的空载或者低载行驶。

合理的配载可以减少车辆的数量,降低成本,提高调度效率。

2.4 数据分析与预测:通过对历史运输数据的分析,挖掘规律和趋势,并根据预测结果进行调度决策。

数据分析和预测可以帮助企业更好地预测运输需求,合理安排车辆调度,提高效率。

2.5 建立紧密的合作关系:与供应商、客户和其他运输公司建立紧密的合作关系,可以共享资源和信息,优化调度计划。

合作关系可以提高调度的灵活性和响应速度,进一步提高效率。

一种新的实时系统内核调度算法

p o o e e k r e c e u e a g rt m rr a —i y t m. o r p s sa n w e n l h d l l o h f e l me s se By c mbi i g t s ro t ip th n t i l tc c i g i b o t h e p ns s i o t n n a k p r y d s a c i g wi t i i h me so y l , t o s st er s o e n s e d o ep o e s r a d i r v st e r a —i h r ce si so e s se Th t t g si l me td o . p e ft r c s o , n mp o e e l mec a a t r t f y t m. e sr e y i mp e n e n p h h t i c h t a COS I, n h d f d k r e s — I a dt emo i e e n li i
和 时间片轮询相结合 ,提高处理器 的响应速度,改善系统的实时性 。将该调度策略在I O — 上进行实现 ,并将修改后的内核应 用于无线 . SI t C I
采集系统中进行实验验证 ,结果证明 ,该调度算法 明显减少了系统 响应 时间,提高了系统效率 。
关健词 :无线传感器网络 ; 任务调度 ;无线数据采集系统 ;p O — 系统 C SI I
中 圈分类号: P0・ T 31 6
种 新 的实 时 系统 内核 调度 算 法
薛安琪 ,屈玉贵 ,赵宝华
( 中国科学技术大学电子工程与信息科 学系,合肥 20 2 ) 3 07

要: 针对节点操作系统 的特点及其对 实时性 、安全性、并发性的要求,提 出一种新的实时系统 内核调度算法,通过将任务优先级调度
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实时调度
学习目标:掌握: 实现实时调度的基本条件
实时调度算法的分类
最低松弛度优先LLF算法

首先我们先对以前讲过的内容进行回顾
一、 实时任务的划分

1、按任务执行时是否呈现周期性划分
周期性实时任务:外部设备周期性的发出激励信号给计算机,要求他
按指定周期循环执行,以便周期性的控制某外部设备。
非周期性实时任务:外部设备所发出的激励信号并无明显的周期性,
但都必须联系着一个截止时间。
2、根据对截止时间的要求来划分
硬实时任务:系统必须满足任务对截止时间的要求。
软实时任务:它也联系着一个截止时间,但并不严格。

二、 进程调度方式的划分
1、非抢占方式:一旦把处理机分配给某进程后,不管他要运行多长
时间,都一直让它运行下去,绝不会因为时钟中断等原因而抢占正在
运行进程的处理机,也不允许其他进程抢占已经分配给它的处理机。
直至该进程完成,自愿释放处理机,或发生某事件而被阻塞时才肯把
处理机分配给其他进程。
2、抢占方式:允许调度程序根据某种原则去暂停某个正在执行的进
程,将已分配给该进程的处理机重新分配给另一进程。

现在我们来讲:
一、 实现实时调度的基本条件:
就绪时间
开始截止时间和完成截止时间
提供必要的信息
处理时间
要求资源
优先级

系统处理能力强

采用抢占调度机制
具有快速切换机制

组员:韩凯、赵俊燕、谷文静~。~
二、实时调度算法的分类
按照调度方式的不同,实时调度算法可分为:
1、 非抢占式调度算法
2、 抢占式调度算法
(注:LLF算法是抢占式调度算法。所以,我们着重讲解抢占式调度
算法。)
抢占式调度算法应用在要求严格的实时系统中。可根据抢占发生
时间的不同分为:

 基于时钟中断抢占的优先权调度算法:
当某实时任务到达后,如果该任务的优先级高于当前任务的优
先级,这是并不立即抢占当前任务的处理机,而是等到时钟中断到来
时,调度程序才剥夺当前任务的执行,将处理机分配到高优先权的任
务。
响应时间:可做到几十毫秒至几毫秒。适合大多数实时系统。

 立即抢占的优先权调度:
要求操作系统具有快速响应事件中断的能力一旦出现外部中
断,只要当前任务未处于临界区,便立即剥夺当前任务的执行,把处
理机分配给请求中断的紧迫任务。

响应时间:可做到几毫秒至100微秒,一旦外部中断出现,只
要当前任务未处于临界区,即能被剥夺处理机,

三、 实时调度算法
常用的实时调度算法有:最早截止时间优先算法和最低松弛度优
先算法。本节课着重讲解LLF算法。下面是LLF算法的相关内容。

1. 定义:该算法根据任务紧急(或松弛)的程度,确定任务优先级。任务的紧急
程度愈高,为该任务所赋予的优先级就愈高, 以使之优先执行。主要用于
可抢占调度方式。

2. 条件:系统中有一个按松弛度排序的实时任务就绪队列,松弛度最低的任务
排在最前面,调度程序总是选择就绪队列中的队首任务执行。

3. 松弛度的计算方法:

4. 特点:
a) 主要用于抢占调度方式
b) 抢占时机:松弛度为0时

松弛度=必须完成时间-其本身的运行时间-当前时间
c) 实用于周期性任务的调度
5. 实施:
 t1=0,A1须在20ms完成,运行10ms,松弛度为10ms;B1须
在50ms完成,运行25ms,松弛度为25 ms,调度A1。
 t2=10,任务A未进入第二周期,求出B1松弛度为15ms ,调
度B1
 t3=30时,A2松弛度为(40-10-30)=0ms ,B1的松弛度为15ms
(即50-5-30), A2抢占B1处理机。
 t4=40,A3松弛度为10(即60-10-40),B1松弛度为5(即
50-5-40),重新调度B1执行。
 t5=45,B1完成,A3松弛度减为5(即60-10-45),B2松弛
度为30(即100-25-45),调度A3执行。
 t6=55,任务A未进入第4周期,B已进入第2周期,故再调
度B2执行。
 t7=70,A4松弛度减至0(80-10-70),B2松弛度为20
(100-10-70), A4抢占B2处理机执行。
 T8=80,A5的松弛度为10(100-10-80),B2的松弛度为10
(100-10-80),B2抢占处理机执行。

6.不足:
当多个任务松弛度接近时,算法造成任务之间的频繁切换或颠簸
现象,增大了系统因调度引起的开销,限制了调度算法的实际应用,
需寻找合理的任务执行时间片。

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