实时系统中的本机代码调度.pptx

数智创新数智创新数智创新数智创新 变革未来变革未来变革未来变革未来实时系统中的本机代码调度1.实时系统调度概述1.本机代码调度机制1.优先级分配策略1.调度算法1.上下文切换与时钟中断1.可抢占调度与不可抢占调度1.多处理器系统中的调度1.调度优化技术Contents Page目录页 实时系统调度概述实时实时系系统统中的本机代中的本机代码调码调度度实时系统调度概述实时系统调度概述主题名称：实时系统调度基本概念1.实时系统调度涉及在特定时间约束下分配计算资源的任务2.调度算法确定任务的执行顺序和优先级，以满足实时性需求3.实时性任务分为硬实时性和软实时性，前者必须严格满足时间限制，后者则允许一定程度的延迟主题名称：调度原则1.优先级调度：基于任务优先级分配资源，高优先级任务优先执行2.先到先服务调度：按任务到达顺序分配资源，最早到达的任务优先执行3.最短作业优先调度：优先执行执行时间最短的任务，以提高系统吞吐量实时系统调度概述主题名称：调度算法1.周期调度：为每个任务分配周期性执行时间，适用于周期性任务调度2.速率单调调度：基于率单调理论，优先调度具有较高执行频率的任务，保证了系统可调度性。

3.紧急度单调调度：根据任务紧急度分配优先级，紧急度较高、生命周期较短的任务优先执行主题名称：调度机制1.非抢占式调度：一旦任务开始执行，不允许被其他任务抢占，保证了任务执行的完整性2.抢占式调度：允许优先级更高的任务抢占正在执行的任务，提高了系统响应时间3.操作系统级调度：由操作系统负责任务调度，提供了可靠性和可扩展性实时系统调度概述主题名称：实时任务特性1.周期性：任务以固定的时间间隔执行，具有可预测性2.非周期性：任务的执行时间不固定，具有突发性和不可预测性3.离散性：任务的执行时间通常很短，且在执行期间不会被中断主题名称：调度算法评估指标1.响应时间：任务从被调度到完成执行的时间2.等待时间：任务从被调度到开始执行的时间3.执行时间：任务实际执行的时间本机代码调度机制实时实时系系统统中的本机代中的本机代码调码调度度本机代码调度机制轮转调度1.将就绪队列中的进程按照先来先服务的原则轮流进行调度，每个进程获得一定的时间片执行，时间片到期后，该进程被抢占，转入就绪队列末尾2.适用于对实时性要求不高的系统，实现简单，开销小，但可能导致低优先级进程长期得不到调度3.可采用时间片轮转算法、优先级轮转算法等变种，提高调度效率。

优先级调度1.根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程优先获得执行权2.可分为非抢占式优先级调度和抢占式优先级调度，前者一旦调度高优先级进程，即使该进程执行时间较长，也不能被低优先级进程抢占；后者则允许高优先级进程抢占正在执行的低优先级进程3.适用于对实时性要求较高的系统，确保优先级高的进程及时得到响应本机代码调度机制时间片优先级调度1.结合轮转调度和优先级调度的优点，同时考虑进程的优先级和等待时间2.在时间片内采用优先级调度，时间片到期后，优先级高的进程优先获得下一个时间片3.既能保证高优先级进程的实时性，又能防止低优先级进程长期得不到调度最短进程优先调度1.选择预计执行时间最短的进程进行调度2.适用于对平均周转时间要求较高的系统，可缩短系统中进程的平均等待时间3.但可能导致长进程一直得不到调度，不适用于对实时性要求较高的系统本机代码调度机制最早截止日期优先调度1.根据进程的截止日期进行调度，截止日期最早的进程优先获得执行权2.适用于硬实时系统，确保关键进程在截止日期前完成执行3.要求系统能够准确预测进程的执行时间，否则调度效果会受到影响动态优先级调度1.随着系统负载和进程执行情况的变化，动态调整进程的优先级。

2.可根据进程的响应时间、等待时间、资源利用率等指标进行优先级计算3.适用于对实时性和系统性能都有要求的系统，能够在不同的系统负载下保持良好的调度性能优先级分配策略实时实时系系统统中的本机代中的本机代码调码调度度优先级分配策略主题名称：基于速率单调分析的优先级分配1.将任务集合建模为单调周期任务集，并使用速率单调分析来确定任务的优先级2.根据任务的执行时间、周期和速率单调指数为每个任务分配优先级3.该算法可确保系统在所有可能的任务执行模式下都能满足时限要求主题名称：基于死锁避免的优先级分配1.识别任务之间可能发生的死锁条件2.为任务分配优先级，以避免死锁发生，例如使用资深优先级继承协议3.这种算法可通过消除死锁风险来提高系统的可靠性和可预测性优先级分配策略主题名称：基于响应时间的优先级分配1.考虑任务的响应时间要求，为每个任务分配优先级2.使用动态优先级分配算法来调整任务优先级，以优化系统的响应能力3.该算法可为对时间敏感的任务提供更好的性能保证主题名称：基于调度策略的优先级分配1.根据所采用的调度策略为任务分配优先级，例如优先级调度或时间片轮转调度2.为不同调度策略制定特定的优先级分配规则，以优化特定要求的系统性能。

3.这允许根据系统的目标对优先级进行定制优先级分配策略1.使用启发式算法，例如遗传算法或模拟退火，来优化任务优先级2.这些算法基于系统模型和性能目标探索不同的优先级分配方案3.该方法可为复杂系统找到近乎最优的优先级分配主题名称：基于机器学习的优先级分配1.将机器学习模型训练在历史任务数据上，以预测任务的执行时间和响应时间2.使用训练后的模型动态调整任务优先级，以优化系统性能主题名称：基于启发式方法的优先级分配 调度算法实时实时系系统统中的本机代中的本机代码调码调度度调度算法先入先出(FIFO)调度1.根据任务到达顺序执行任务，简单易于实现2.具有公平性，所有任务都将获得执行机会3.可能会导致饥饿现象，优先级较低的任务可能会无限期等待最短作业优先(SJF)调度1.选择估计执行时间最短的任务进行执行2.减少平均等待时间，提高系统吞吐量3.需要准确估计任务的执行时间，这在实时系统中可能具有挑战性调度算法最短剩余时间优先(SRTF)调度1.选择当前剩余执行时间最短的任务进行执行2.进一步减少平均等待时间，比SJF算法更公平3.需要实时监控任务的剩余执行时间，这可能对系统性能造成开销率单调调度1.根据任务的周期和执行时间确定任务的优先级。

2.适用于具有固定周期和可预测执行时间的任务3.确保任务在每个周期内都能完成执行，满足实时性要求调度算法最早截止时间优先(EDF)调度1.根据任务的截止时间确定任务的优先级2.确保任务在截止时间前完成执行，满足硬实时性要求3.算法的复杂度较高，且在任务数量较多时可能会出现饥饿现象基于优先级的调度1.为每个任务分配一个优先级，并根据优先级执行任务2.允许对任务进行动态调整优先级，以满足不同需求多处理器系统中的调度实时实时系系统统中的本机代中的本机代码调码调度度多处理器系统中的调度1.采用多核架构可有效提高实时系统的性能和容错能力2.多核调度策略包括静态调度和动态调度静态调度将任务分配到特定内核并固定执行，而动态调度允许任务在运行时在不同内核间迁移3.多核调度面临的主要挑战是负载平衡、缓存一致性和资源共享死锁基于优先级的调度1.根据任务的优先级进行调度，具有更高优先级的任务优先执行2.优先级调度算法包括固定优先级调度、动态优先级调度和时效调度算法3.优先级调度适用于具有不同时间限制和资源需求的任务负载多核调度多处理器系统中的调度基于周期性的调度1.周期性调度基于任务的周期和截止时间进行调度，确保任务在指定的截止时间前执行完毕。

2.周期性调度算法包括率单调调度（RMS）和最早截止时间优先（EDL）算法3.周期性调度适用于具有严格时间限制和确定性执行的任务基于协商的调度1.通过协商机制在多个处理器间协调任务执行，以实现负载均衡和避免死锁2.协商调度算法包括分布式锁管理、任务迁移和资源预约3.协商调度适用于任务执行具有较高依赖性和互斥性的实时系统多处理器系统中的调度混合调度1.混合调度结合不同调度策略，以满足不同任务需求2.例如，可以将基于优先级的调度与基于周期的调度结合起来，为具有不同时效性和确定性要求的任务提供服务3.混合调度需要考虑调度策略的互补性，以避免性能下降和死锁实时调度前沿1.实时调度模型和技术不断发展，以满足复杂的实时系统需求2.基于机器学习的调度策略、并行任务调度和实时系统中的边缘计算是当前的研究热点感谢聆听。