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嵌入式实时操作系统ARTs-OS的EDF调度算法改进

作　者: 陈磊
导　师: 刘云生
学　校: 华中科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 嵌入式实时操作系统实时调度算法 EDF调度算法
分类号: TP316.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着人们在生产、生活中对实时处理需求的不断增多,嵌入式实时操作系统(Embedded Real-Time Operating System,简称ERTOS)的应用越来越广泛。实时调度算法对嵌入式实时操作系统的实时性有重要影响,是提高系统实时性的关键技术。ARTs-OS系统是实验室自主研发的嵌入式实时操作系统。系统采用微内核结构,内核体积小巧,可以动态加载模块。任务管理模块使用多进程多线程模式,进程之间有内存保护,使得系统性能稳定。调度模块使用了面向对象的思想,通过实现调度器对象,可以方便地在不影响系统其它模块的情况下修改调度方式。调度的实质是CPU资源的分配和利用。EDF算法作为一种最优的动态优先级调度算法,运行开销小、处理器利用率高,但是调度开销大,优先级决定机制过于单一不能体现任务的重要性,在系统过载的情况下会产生“多米诺效应”造成大多数任务的实时要求得不到满足。通过引入一个表示任务重要程度的因子与任务的截止时间共同决定任务的优先级,可以更充分地体现应用要求。系统过载时,在EDF算法的可调度范围内选取重要的任务作为调度对象优先调度,可以避免“多米诺效应”带来的影响。将改进后的EDF算法在ARTs-OS系统上实现,调度不同负载下的任务集。从实验结果可以看出系统能够对任务进行有效调度,在系统过载情况下也能保证重要任务的实时要求先得到满足。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 嵌入式实时操作系统介绍  9-10
  1.2 嵌入式实时操作系统性能影响因素  10-11
  1.3 实时调度算法研究现状  11-12
  1.4 论文的研究内容和组织结构  12-14
2 ARTS-OS 实时调度机制  14-21
  2.1 ARTS-OS 系统结构  14-16
  2.2 ARTS-OS 进程模型  16-17
  2.3 ARTS-OS 调度方式  17-19
  2.4 ARTS-OS 调度器  19-20
  2.5 小结  20-21
3 EDF 算法分析和改进  21-40
  3.1 实时调度算法概述  21-26
  3.2 EDF 算法分析  26-32
  3.3 EDF 优点和缺点  32-33
  3.4 EDF 算法改进  33-39
  3.5 小结  39-40
4 改进EDF 在ARTS-OS 中的实现  40-47
  4.1 相关变量和数据结构  40-41
  4.2 线程队列组织方式  41-42
  4.3 EDF 调度器对象实现  42-46
  4.4 小结  46-47
5 改进EDF 算法的性能测试与结果分析  47-51
  5.1 测试环境与方法  47
  5.2 测试结果与分析  47-49
  5.3 小结  49-51
6 结束语  51-53
致谢  53-54
参考文献  54-57

嵌入式实时操作系统ARTs-OS的EDF调度算法改进

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