29、嵌入式系统设计中的建模方法

嵌入式系统设计中的建模方法

1. 同步数据流（SDF）

1.1 SDF 基本概念

同步数据流（SDF）是一种通过对节点和通道的时序施加限制，从而使调度变得显著简单，并能明确回答缓冲区大小问题的模型。SDF 可以通过其图形表示法来引入，它是一个有向图，节点表示计算，输入假定由无限的样本流组成。节点在输入可用时开始计算，当两个节点之间存在数据依赖关系时使用边连接。

1.2 令牌的产生与消耗

对于每次执行，节点中的计算称为一次触发（firing）。每次触发时，会消耗和产生一定数量代表数据的令牌。在同步数据流中，每次触发产生或消耗的令牌数量是恒定的，这些常量有助于对多速率信号处理应用进行建模。例如，在电视机中，某些计算可能以 100 Hz 的速率执行，而其他计算以 50 Hz 的速率执行。一般来说，发送到边的令牌数量必须等于消耗的令牌数量，即满足公式 (n_s * f_s = n_r * f_r)，其中 (n_s) 是发送者每次触发产生的令牌数，(f_s) 是相应的速率，(n_r) 是接收者每次触发消耗的令牌数，(f_r) 是相应的速率。

1.3 SDF 的特点与优势

• 缓冲区计算 ：当 (n_s \neq n_r) 时，需要 FIFO 进行缓冲，与 Kahn 进程网络不同，SDF 中缓冲区的大小可以轻松计算。
• 执行顺序与内存需求 ：由于每次触发产生和消耗的令牌数量恒定，因此可以在编译时确定执行顺序和内存需求，避免了复杂的运行时调度。
• 延迟表示