27、嵌入式系统实时调度与状态图设计全解析

嵌入式系统实时调度与状态图设计全解析

1. 实时调度概述

在嵌入式系统中，实时性能至关重要，它并非单纯追求速度，而是要确保任务在规定的截止时间内完成。为实现实时操作，需遵循一系列步骤，包括明确假设条件、了解系统情况、选择合适的实时调度方法以及进行分析以保证能满足截止时间。

1.1 假设条件与术语

基本的实时调度需要以下假设：
- 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（最快）的到达间隔时间。
- 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。
- 已知最坏执行时间 ：每个任务的最坏情况执行时间 (C_i) 是已知的，使用最长的最坏情况执行时间（WCET）进行计算。
- 截止时间与周期关系 ：截止时间 (D_i) 大于或等于周期 (P_i)。若截止时间短于周期，则假设更快的周期以匹配截止时间。
- 零切换开销 ：任务切换的开销接近零。

满足这些假设是实现简单调度方法的基础，但在实际中可能难以完全满足。若不满足，调度会变得复杂，可能需要专业知识和额外的帮助。

1.2 选择调度方法

对于非专家而言，推荐的实时调度方法有三种：纯静态调度、带小辅助中断的静态调度和具有谐波周期的速率单调调度。其他调度方法虽然可行，但没有专业知识很难正确实现。因此，应选择简单、明确的实时调度方法，避免自