20、状态空间压缩在准静态调度中的应用

状态空间压缩在准静态调度中的应用

1. 引言

随着嵌入式、反应式系统的复杂度不断提高，如何有效地进行任务调度成为了设计中的关键挑战。准静态调度是一种重要的调度方法，它允许系统在运行时根据当前状态调整任务执行顺序，同时保证系统的稳定性和高效性。然而，准静态调度面临的一个主要问题是状态空间爆炸，即随着系统复杂度的增加，需要探索的状态数量呈指数级增长，导致调度过程变得极其耗时且占用大量内存资源。为此，本文将探讨如何通过状态空间压缩技术来应对这一挑战，确保调度过程的高效性和可行性。

2. 状态空间压缩的背景

在过去的几年中，基于形式化方法的设计方法被鼓励作为一种解决电子系统设计日益增长的复杂性的手段。然而，传统的形式化验证方法，如模型检查或可达性分析，具有需要大量计算资源的缺点。为了克服这些问题，本文提出了两种互补的计划表压缩技术，这些技术能有效减小生成的计划表的大小，并使大型规范的问题变得可处理。

2.1 问题定义

我们的综合问题涉及由并发进程组成的系统规范。每个进程可能有输入和输出端口，以与其他进程或环境进行通信。与环境通信的端口被称为主端口。通过端口的通信是通过单向的点对点通道进行的。系统用一种类似于C语言但修改过以允许通信操作的高级语言来指定。进程被描述为可以并发执行的顺序程序。之后，这个规范被编译成其底层的佩特里网模型。调度过程是通过该佩特里网的可达性分析来完成的。

2.2 有效计划表的条件

给定Petri网的一个计划表是一个有向图，其中每个节点代表Petri网的一个标记，连接两个节点的每条边代表一个使能变迁的触发，从而从一个标记到达另一个标记。一个有效的计划表具有以下五个属性：