28、实时系统调度与状态图设计全解析

实时系统调度与状态图设计全解析

1. 实时系统调度概述

实时系统的核心在于确保任务能在规定的期限内完成，这不仅关乎计算速度，更在于对任务频率、截止时间和计算时间的精准把握。为实现实时操作，需遵循一系列步骤，包括明确所需假设、了解系统状况、选择合适的调度方法以及进行分析以确保能按时完成任务。

1.1 实时调度的假设与术语

• 任务周期性 ：假定所有任务 (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（最快）的到达间隔时间进行调度。
• 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，共享资源会使此假设难以实现。
• 最坏执行时间 ：已知每个任务的最坏执行时间 (C_i)，这需要考虑代码中条件分支的最长路径、缓存未命中的最坏组合等。
• 截止时间与周期关系 ：任务的截止时间 (D_i) 大于或等于周期 (P_i)。若截止时间短于周期，则假设一个更快的周期等于该截止时间。
• 任务切换开销 ：假设任务切换的开销为零。

为应对实际情况与假设的偏差，建议预留一定的 CPU 容量。若系统无法满足这些假设，可能需要专业的实时调度知识和帮助。

1.2 调度方法选择

对于非专业人士，推荐三种可行的实时调度方法：纯静态调度、带小辅助中断的静态调度和带谐波任务周