43、嵌入式系统中的应用映射与调度算法

嵌入式系统中的应用映射与调度算法

1. 应用映射问题概述

在嵌入式系统设计中，一个关键问题是如何将软件组件映射到电子控制单元（ECUs），以满足所有实时约束条件，同时使用最少数量的ECUs。目前，应用映射问题非常困难，仅存在自动映射的近似方法。以下将介绍实现这种映射的几个关键部分：标准调度技术、硬件/软件分区，以及将应用集映射到多处理器系统的高级技术。我们先从可在多种场景下使用的标准调度技术开始。

2. 实时系统中的调度

调度是实现嵌入式系统的关键问题之一。在嵌入式系统设计过程中，可能多次需要使用调度算法。在确定规格时，可能需要进行粗略计算；之后，可能需要更详细地预测执行时间；编译后，对执行时间有了更详细的了解，就可以制定更精确的调度计划；最后，在运行时可能需要决定接下来执行哪个任务。而在时间触发系统中，实时操作系统（RTOS）的调度可能仅限于简单的任务查找表。调度和性能评估类似，不能局限于单一的设计步骤。

调度定义了每个任务的开始时间，因此定义了一个从任务图 $G = (V, E)$ 的节点到时间域 $D_t$ 的映射 $\tau$：
$\tau : V \to D_t$

2.1 调度算法的分类

调度算法可以根据多种标准进行分类，具体如下：
|分类标准|说明|
| ---- | ---- |
|软和硬截止时间|软截止时间的调度通常基于标准操作系统的扩展，例如为任务和操作系统调用设置优先级可能就足够了。而硬截止时间系统需要更多的工作和详细分析，可分为周期性和非周期性系统。|
|周期性和非周期性任务调度|周期性任务是指每隔 $p$ 个时间单位必须执行一次的任务，$p