27、嵌入式系统实时调度与状态图设计解析

嵌入式系统实时调度与状态图设计解析

1. 实时调度概述

在嵌入式系统中，实时性能至关重要，它关乎系统能否在规定的时间内完成任务。实时调度并非追求极致的速度，而是确保任务在截止期限前完成，同时要考虑资源的有效利用。

1.1 实时调度的重要性

许多嵌入式系统都是实时系统，计算结果的时效性直接影响其可用性。例如，工业自动化中的控制系统，若不能及时响应传感器数据，可能导致生产事故。因此，了解系统中各任务的频率、截止期限和计算时间，采用合适的调度方法，是保证系统实时性的关键。

1.2 实时调度的假设与术语

为了进行有效的实时调度，需要做出一些假设：
- 任务周期性 ：所有任务 (T_i) 都是完全周期性的，每个任务在其周期内只能运行一次。对于非周期性任务，使用最坏情况下的到达时间间隔；若任务周期长度可变，则使用最快的周期进行调度。
- 任务独立性 ：所有任务 (T_i) 完全独立，避免一个任务阻塞另一个任务。但在实际中，共享资源（如互斥保护的共享变量和多路复用的 A/D 转换器）可能会导致任务之间存在非零的阻塞时间，这会使调度变得复杂。
- 已知最坏执行时间 ：需要知道每个任务的最坏执行时间 (C_i)，即任务在孤立情况下执行所需的最长 CPU 时间。确定最坏执行时间可能需要大量的工作，可通过一些工具或实际测量来获取。为了确保准确性，建议在计算时增加一定的余量。
- 截止期限大于等于周期 ：每个任务的截止期限 (D_i) 大于或等于其周期 (P_i)，即