第三章 实时调度

一，实时系统

1，指系统能够在限定的响应时间内提供所需水平的服务。

2，指计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性，也取决于结果产生的时间，如果系统的时间约束条件得不到满足，将会发生系统出错。

3，实时任务：具有明确时间约束的计算任务，有软/硬，随机/周期性之分。

  硬实时任务：必须满足任务对截止时间的要求 。

  软实时任务：联系着一个截止时间，但不严格，可偶尔错过，不会对系统造成大的影响。

4，实现实时调度的基本条件

1）提供必要的信息    为了实现实时调度，系统应向调度程序提供有关任务的下述信息：

就绪时间。该任务成为就绪状态的时间。

开始截止时间、完成截止时间。

处理时间。从开始执行到完成所需时间。

资源要求。任务执行时所需的一组资源。

优先级。根据任务性质赋予不同优先级。

2）系统处理能力足够强

 处理能力不足可能会出现某些实时任务不能得到及时处理，导致难以预料的后果。 如：     系统中有M个周期性的硬实时任务，处理时间为Ci，周期时间表示为Pi, 单机系统中必须满足条件：∑( Ci / Pi )≤1

3）采用抢占式调度机制
硬实时任务：广泛采用抢占机制。

小的实时系统：如能预知任务的开始截止时间，为简化调度程序和对任务调度时所花费的系统开销，可采用非抢占调度机制，

4）具有快速切换机制

       ①，对外部中断的快速响应能力。 

        利用快速硬件中断机构，可在紧迫的外部事件请求中及时响应。

       ②，快速的任务分派能力。

        使系统中的运行功能单位适当的小，提高切换速度。类如线程的思想

5，实时调度算法的分类

    1）非抢占调度算法

      该算法较简单，用于一些小型实时系统或要求不太严格的实时系统中，又可分为：

      非抢占式轮转调度算法。常用于工业生产的群控系统中，要求不太严格。

      非抢占式优先调度算法。要求相对严格，根据任务的优先级安排等待位置。可用于有一定要求的实时控制系统中。（精心设        置可获得百ms级的响应时间）

  2）抢占式调度算法

      较严格的实时系统中（t约为数十ms），选择采用抢占式优先权调度算法。根据抢占发生时间可分为：

      基于时钟：某高优先级任务到达后并不立即抢占，而等下一个时钟中断时抢占。

      立即抢占：一旦出现外部中断，只要当前任务未处于临界区，就立即抢占处理机。

二， 常用的几种实时调度算法

1,最早截止时间优先EDF（Earliest Deadline First）算法

     根据任务的开始截止时间来确定任务的优先级。截止时间越早，其优先级越高。

     可能会使作业错过，但可适用于软实时系统

2，最低松弛度优先LLF（Least Laxity First）算法

    根据任务紧急（或松弛）的程度，来确定任务的优先级。任务的紧急程度越高（松弛度值越小），优先级就越高。

    松弛度= 截止完成时间 – 还需执行时间 - 当前时间