15、Ada 相关技术研究与应用进展

Ada 相关技术研究与应用进展

1. 同步程序的最坏情况执行时间分析

1.1 同步语言概述

新一代线控驱动系统需要完全确定性的行为，像 ESTEREL 这样的同步编程语言可用于设计此类系统。同步语言具有数学定义的语义，能基于有限状态机（FSM）生成确定性代码，适合安全关键型应用软件。结合时间触发通信架构，可构建完全同步和确定性的分布式系统。为简化同步应用软件设计，采用基于组件的技术，如 ViPER 方法提供抽象规范和标准组件库。

1.2 最坏情况执行时间（WCET）分析

同步语言基于同步假设，即假设计算机无限快、反应即时且原子化、系统对输入立即响应。对于实际系统要实现同步，需知道程序的 WCET 且其小于事件的最小到达间隔时间（MINT）。

确定程序执行时间有测量和静态分析两种方法：
- 测量 ：无法给出最坏情况的保证。
- 静态分析 ：若知道所有可能的程序路径和指令执行时间，可计算 WCET。

WCET 分析问题可分为程序路径分析和硬件级别分析：
- 程序路径分析 ：旨在描述所有可能的执行路径。有些方法明确列出所有路径，有些则将其表述为线性规划问题以最大化基本块的执行次数。但从程序中提取路径信息困难，很多时候依赖程序员提供必要信息。
- 硬件级别分析 ：确定指令的执行时间。对于无缓存的简单硬件架构，基本块的执行时间是指令执行时间之和；对于有流水线的硬件，指令执行时间依赖于其他指令；对于缓存，指令缓存可通过定义缓存冲突图处理