28、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. 实时系统基础

实时系统的核心在于满足任务的截止时间，而非单纯追求速度。要实现实时操作，需做好以下几点：明确所需假设、了解系统状况、挑选合适的实时调度方法，并进行分析以确保能达成截止时间。

1.1 实时调度假设

• 任务周期性 ：所有任务 (T_i) 具有完美的周期性，每个任务在其周期内仅运行一次。对于非周期性任务，采用最坏情况（最快）的到达间隔时间。若任务周期长度可变，调度时使用最快可能的周期。
• 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。此假设在实际中较难实现，因任何共享资源都可能引发问题。
• 最坏情况执行时间 ：已知每个任务的最坏情况执行时间 (C_i)，即任务在孤立状态下执行所需的最长时间。确定最坏情况可能需大量工作，可借助处理器工具或对实际系统进行测量。
• 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 ：任务切换的开销为零。若切换速度远快于最短截止时间，实际中可近似视为零。

1.2 调度方法选择

对于非专家而言，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具有谐波周期的速率单调调度。

2. 纯静态调度