20、实时系统模拟与响应时间分析技术

实时系统模拟与响应时间分析技术

1. 混合级模拟环境

在实时操作系统（RTOS）软件的逐步细化过程中，混合级模拟环境是一种有效的方法，它结合了抽象SystemC RTOS模型的原生速度和QEMU软件模拟器的优势。

1.1 基本块翻译问题

在基本块（BB）翻译过程中，存在一些问题。交互检测由任务通信接口覆盖，但BB翻译无法区分针对内存寄存器和I/O寄存器的内存操作，因为这取决于在基本块链化期间更新的指令操作数。为了保持完全中断准确性，修改后的BB翻译器会在每个内存操作处切割基本块，这可能导致基本块缓存效率降低，从而使性能下降。不过，在系统级设计中，可以通过自上而下的策略对系统通信进行显式建模和细化，从更抽象的模型中导出I/O，将潜在的I/O操作暴露给BB翻译。

1.2 aRTOS模型的调度分析

为了获得准确的调度分析输出，aRTOS模型使用可中断等待算法来隐藏抽象的抢占行为。具体操作是根据调度策略，考虑真实目标上的实际抢占行为（包括实际抢占次数、实际抢占时间点和实际上下文切换开销），将段的延迟注释进行拆分。

1.3 实验设置与结果

为了验证方法的可行性和效率，进行了一系列实验。实验使用了两个计算密集型软件任务，任务1迭代计算素数，任务2递归计算n的阶乘，任务集由固定优先级调度器调度，通过内核信号同步执行。实验步骤如下：
1. 原生SystemC模拟 ：使用SystemC RTOS库aRTOS在原生SystemC模拟上运行示例。将应用C代码用SC THREADs包装，在分支级别使用预处理器宏进行功能分割和时间注释，任务执行时间通过模拟期间动态累积