21、网络实时系统与软件测试的技术探索

网络实时系统与软件测试的技术探索

网络实时系统中的容错调度

在计算机集成制造和工业过程控制等网络实时系统中，众多任务需周期性调用并执行，且每个任务都有明确的截止期限。这些系统的时间约束大多是确定性的，若无法满足，往往会导致任务失败。例如，铁路道口的栏杆必须在火车到达前关闭。

为解决实时计算系统中时间和计算约束难以同时满足的问题，一种方法是用计算质量换取及时性。对于每个实时任务，提供主版本和备用版本两个程序。主版本功能齐全、结果质量高，但因复杂度和资源使用高，执行时更易失败；备用版本功能和资源使用最少，结果精度稍低但可接受，失败率近乎为零。

系统建模

网络实时系统通常有周期性和偶发性两种进程。周期性进程按固定时间间隔激活，常用于系统监测、信息采样等；偶发性进程由外部信号或关系变化触发。以线性系统的输出反馈控制为例，其控制器可表示为：

x(k+1) = Fx(k)+G y(k)+Gc uc(k)
u(k) = Cx(k)+G y(k)+Dc uc(k)

其中， x(k) 是控制器变量， uc(k) 是系统输入， u(k) 是控制器输出。该控制器在计算机中的实现可优化以减少计算延迟，原实现如下：

Begin
A-D, y & uc Input
U: = Cu x+Du y+Dcu uc
X: = Fu x+Gu y+Gcu uc
D-A Output
En