11、基于状态的实时系统分析与调度策略

基于状态的实时系统分析与调度策略

在实时系统的设计与优化过程中，准确的时序分析和高效的调度策略至关重要。本文将深入探讨基于状态的时序分析方法、影响分析方法论以及多核心系统中依赖实时软件的分层调度概念，旨在为实时系统的设计和优化提供全面的解决方案。

基于状态的时序分析

我们的时序分析方法基于模型检查。对于每个计算资源，都会计算其状态空间。这个状态空间封装了分配给相应资源的任务的相关时序信息，以及一组任务之间的端到端延迟。与标准的模型检查不同，我们的方法以迭代的方式工作，并且尽量保持资源之间的接口最小化。需要注意的是，我们假设系统是无环的，对于有环的系统部分，需要进行整体处理。

为了构建计算资源的状态空间，我们需要确定其输入行为，这定义了所有分配任务的激活时间。状态空间由符号转换系统（STS）表示，其中状态确定了时钟变量的取值范围，并包含了当前正在运行、被中断或在就绪队列中的任务信息。一个资源的输入可能有多个来源：独立任务由事件流触发，而依赖任务在其所依赖的任务终止时触发。因此，我们会得到多个输入状态空间。为了为每个资源确定一个单一的输入状态空间，我们需要将所有这些输入进行组合。

确定输入后，下一步是构建资源本身的状态空间。这需要考虑输入STS、调度策略的行为以及分配任务的执行时间和优先级。计算状态空间的方法如图3所示，其中两个任务hp和lp被分配到具有固定优先级调度策略的单个资源上。对于每个任务，需要一个时钟cp来跟踪周期性激活，还需要一个时钟cc来确定任务何时完成。如果我们对任务实例的精确响应时间感兴趣，则需要为每个任务实例设置一个时钟cr。

计算得到的资源状态空间将作为依赖资源的输入。为了使资源之间的接口尽可能小，我们会对状态空间中与依赖