《面向多處理器平台的實時系統資源預留與管理方法研究》是依託杭州電子科技大學，由吳以凡擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向多處理器平台的實時系統資源預留與管理方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳以凡
- 依託單位：杭州電子科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現代實時系統軟體通常由混雜程式集構成，其重要的設計準則之一是對實時任務進行隔離以防止其互相干擾。作為解決該問題的重要手段，資源預留與管理的研究在多處理器平台這一新的套用熱點上，面臨著硬體複雜性與軟體並行性的雙重挑戰。本項目旨在現有研究的基礎上，就面向多處理器平台的實時系統資源預留與管理的理論和算法研究，展開深入探索。從不同資源預留實現機制的時間特性出發，研究多處理器上資源預留的抽象建模與可調度性分析方法；以資源最佳化使用為目的，研究滿足優先次序與時間約束的資源預留參數最佳化方法，以及針對多個資源預留的實時程式最佳化分割策略；基於系統實際架構與運行情況，研究資源預留的實際部署方案與線上自適應調節機制；構建實際軟硬體平台，使用混雜實時程式集進行驗證。本項目將為多處理器上資源預留與管理的研究提供新思路，為混雜實時軟體在多處理器平台的可靠、高效運行提供有效的理論與技術支撐。
結題摘要
資源預留是在由混雜任務集構成的現代實時系統軟體中，對各實時任務進行隔離以防其互相干擾的重要方法之一。針對嵌入式多處理器平台對節能和散熱控制的實際需要，本項目以最小化實時程式運行所需的計算資源為目標，開展面向多處理器的實時系統資源預留與管理的理論和算法研究。 提出了使用帶權重的有向無環圖對實時並行程式任務集進行建模，並構建了面向多處理器的實時系統資源預留框架；提出了一種以減少計算資源占用為目標的分割方法，將實時程式劃分為多個執行流，該方法對基於動態關鍵路徑的分割方案進行重組，在滿足可調度性的基礎上，將儘可能多的任務放置到同一子集中以減少總的有效頻寬；通過深入分析執行流的需求界限函式與任務激活時間和截止時間等時間參數的關聯，以線性最大最小最佳化問題來建模任務時間參數的最佳化問題，並提出了一種疊代最佳化方法求解各子任務的截止時間和激活時間，進而通過求解擬凸最佳化問題求取各執行流的資源預留參數；提出將執行流在多處理器上的部署問題映射為一維裝箱問題，並使用改進的遺傳算法求解滿足系統可調度性所需的處理器最小數量。為了驗證所提出的資源預留框架及其相關算法，本項目選取了計算複雜而實時性要求較高的機器視覺為套用，構建了運行包含軟硬實時任務和非實時任務的混雜任務集的測試平台，並在前期完成的多核系統實時並行程式最佳化分割工具包基礎上，升級完成了面向多處理器的資源預留軟體包。 通過本項目的研究，積累了實時系統相關研究領域的技術力量，培養了一支在實時系統理論和套用方面的科研團隊。本項目的成果將為多處理器平台上資源預留方法的研究提供有效的理論與技術支撐。
