题目二:处理机调度—实时调度算法EDF和RMS

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最早期限优先调度算法(EDF)的特点和实现

最早期限优先调度算法(EDF)的特点和实现

最早期限优先调度算法(EDF)的特点和实现摘要:最早期限优先调度算法是基于优先级的动态调度方法,是最优的单处理器调度算法,具有灵活性高、能充分利用CPU计算能力的特点。

但是同时也具有调度开销增大、不能确定优先级低的任务截止之间能否得到满足的缺点,从而产生了EDF算法的优化算法NEDF和DPDS,较好的解决了上述问题,平衡了CPU使用率、响应时间、公平性和截止时间的问题。

关键词:任务调度;动态调度;优先级;EDF引言:随着计算机的发展,多道程序处理的出现需要强大的调度算法来对多任务进行调度,以确定多任务环境下任务的执行顺序以及占有CPU时间。

相对于静态、不可抢占的调度方法,EDF的出现使之凭借灵活性高、CPU占有率高很快成为最优的单处理器调度算法。

一、任务调度的基本概念在计算机发展的初期,需要使用计算机时,通常要集中在计算机所在的地方,人为的以作业的方式把工作内容一件一件的交给计算机处理,也就不存在调度的概念。

随后,出现了计算机的批处理方式,计算机把作业按照先来先服务的方式进行处理,体现了一种非常简单的调度概念。

随着多道程序处理方式的出现,调度逐渐变得重要和复杂起来。

在多任务的实时操作系统中,调度是一个非常重要的功能,用来确定多任务环境下任务执行的顺序和获得CPU资源后能够执行的时间长度。

操作系统通过一个调度程序看来实现调度功能,调度程序以函数的形式存在,用来实现操作系统的调度算法。

调度程序是影响系统性能(如吞吐率、延迟时间等)的重要部分。

在设计调度程序时,通常要综合考虑如下因素:CPU的使用率、输入、输出设备的吞吐率、响应时间、公平性和截止时间。

这些因素之间有一定的冲突性,在设计调度程序时需要优先考虑最重要的需求,然后再各种因素之间进行折中处理。

二、调度方法的分类对于大量的实时调度方法来说,主要存在以下几种划分方法:1、离线(off-line)和在线(on-line)调度根据获得调度信息的时机,调度算法可以分为离线调度和在线调度两类。

嵌入式系统及应用 第1次 作业 (作业同单元自测(2)-(10) 2019-10-20

嵌入式系统及应用 第1次 作业 (作业同单元自测(2)-(10) 2019-10-20

嵌入式系统及应用单元自测(2)1. 下列哪个不是嵌入式系统的特点:( D )。

A. 专用性B. 资源受限C. 功耗约束D. 常由外接交流电电源供电2. 下列哪些不是嵌入式系统:( D )。

A. 移动电话、手机B. MP3C. MIDD. 深蓝超级计算机3. 关于嵌入式组成,下面说法错误的是:( A )。

A. 嵌入式系统的中间层是位于操作系统与应用程序之间。

B. 嵌入式系统包括硬件和软件C. 嵌入式系统包含了一个计算机系统基本部件D. 并不是每个嵌入式系统都拥有独立的操作系统单元自测(3)1. 指令和数据共享同一总线的体系结构是( A )。

A. 冯•诺依曼结构B. 哈佛结构C. RISCD. CISC2. 下面不属于嵌入式处理器的是:( A )。

A. Intel Core(酷睿)处理器B. Intel Atom处理器C. MCS-51单片机D. ARM处理器3. 在嵌入式处理器与外部设备接口中,使用2根线实现多对多双向收发的是:( B )。

A. UARTB. I2CC. SPID. USB4. 假设使用奇偶校验位,UART发送一个字节的数据,从idle状态开始(及数据线为高),到允许进行下一次发送动作态为止,至少需要( D )个时钟节拍。

A. 8B. 9C. 10D. 11单元自测(4)1. 关于嵌入式处理器内核性能,下面说法正确的是:( C )A. DMIPS反映处理器内核的功耗性能。

B. DMIPS越高反映处理器内核架构的越先进。

C. “DMIPS/主频”越高反映处理器内核架构的越先进。

D. 内核的动态功耗性能一般用mW来衡量。

2. 关于体系结构与实现结构,下面说法正确的是:( C )A. x86是一种实现结构。

B. x86架构处理器的实现结构都是一样的。

C. 体系结构相同的处理器器其指令集是相同或兼容的。

D. 不同处理器要想拥有相同或兼容的指令集,其实现结构也必须一样。

3. 关于SIMD说法错误的是:( B )。

操作系统常用调度算法

操作系统常用调度算法

操作系统常⽤调度算法在操作系统中存在多种调度算法,其中有的调度算法适⽤于作业调度,有的调度算法适⽤于进程调度,有的调度算法两者都适⽤。

下⾯介绍⼏种常⽤的调度算法。

先来先服务(FCFS)调度算法FCFS调度算法是⼀种最简单的调度算法,该调度算法既可以⽤于作业调度也可以⽤于进程调度。

在作业调度中,算法每次从后备作业队列中选择最先进⼊该队列的⼀个或⼏个作业,将它们调⼊内存,分配必要的资源,创建进程并放⼊就绪队列。

在进程调度中,FCFS调度算法每次从就绪队列中选择最先进⼊该队列的进程,将处理机分配给它,使之投⼊运⾏,直到完成或因某种原因⽽阻塞时才释放处理机。

下⾯通过⼀个实例来说明FCFS调度算法的性能。

假设系统中有4个作业,它们的提交时间分别是8、8.4、8.8、9,运⾏时间依次是2、1、0.5、0.2,系统⾤⽤FCFS调度算法,这组作业的平均等待时间、平均周转时间和平均带权周转时间见表2-3。

表2-3 FCFS调度算法的性能作业号提交时间运⾏时间开始时间等待时间完成时间周转时间带权周转时间18280102128.4110 1.611 2.6 2.638.80.511 2.211.5 2.7 5.4490.211.5 2.511.7 2.713.5平均等待时间 t = (0+1.6+2.2+2.5)/4=1.575平均周转时间 T = (2+2.6+2.7+2.7)/4=2.5平均带权周转时间 W = (1+2.6+5.牡13.5)/4=5.625FCFS调度算法属于不可剥夺算法。

从表⾯上看,它对所有作业都是公平的,但若⼀个长作业先到达系统,就会使后⾯许多短作业等待很长时间,因此它不能作为分时系统和实时系统的主要调度策略。

但它常被结合在其他调度策略中使⽤。

例如,在使⽤优先级作为调度策略的系统中,往往对多个具有相同优先级的进程按FCFS原则处理。

FCFS调度算法的特点是算法简单,但效率低;对长作业⽐较有利,但对短作业不利(相对SJF和⾼响应⽐);有利于CPU繁忙型作业,⽽不利于I/O繁忙型作业。

处理机调度练习-考题

处理机调度练习-考题

处理机调度测试题1. 选择题【1】在批处理系统中,以下不属于作业管理程序任务的是____。

A.按照调度算法在后备状态的作业中选择作业B.为选中的作业创建相应进程C.为选中的作业分配主存等系统资源D.为作业对应的进程分配CPU【2】作业调度选择一个作业装入主存后,该作业能否占用CPU必须由_ ___来决定。

A.设备管理B.作业控制C.驱动调度D.进程调度【3】从进程提交给系统开始到进程完成为止的时间间隔称为__ __。

A.进程周转时间B.进程运行时间C.进程响应时问D.进程等待时间【4】现有3个同时到达的作业Jl、J2和J3,它们的执行时间分别为tl、t2和t3,且tl<t2<t3。

系统按单道方式运行且采用短作业优先算法,则平均周转时间是。

A. tl+t2+t3B.(tl+t2+t3)/3C.(3t1+2t2+t3)/3D.(t1+2t2+3t3)/3【5】一个作业8:00到达系统,估计运行时间为1小时。

若从10:00开始执行该作业,其响应比是__ __。

A.2 B.1 C.3 D.0.5【6】有5个批处理作业A. B. C. D.E几乎同时到达,其预计运行时间分别为10、6、2、4、8,其优先级(由外部设定)分别为3、5、2、l、4,这里5为最高优先级。

以下各种调度算法中,平均周转时间为14的是__ __。

A.时间片轮转B.优先级调度C.先来先服务(按照次序】0、6、2、4、8)D.短作业优先【7】在分时操作系统中,进程调度经常采用_ _算法。

A.先来先服务B.最高优先权C.时间片轮转D.随机【81在进程调度算法中,对短进程不利的是__ __。

A短进程优先调度算法B.先来先服务算法C.高响应比优先算法D.多级反馈队列调度算法【9】先来先服务调度算法有利于___ _。

A.长作业和CPU繁忙型作业B.长作业和I/O繁忙型作业C.短作业和CPU繁忙型作业D.短作业和I/O繁忙型作业【10】对于处理器调度中的高响应比调度算法,通常影响响应比的主要因素可以是__ __。

RMS模块

RMS模块

RMS任务按单调速率优先级分配(RMPA)的调度算法,称为单调速率调度(RMS)。

RMPA是指任务的优先级按任务周期T来分配。

它根据任务的执行周期的长短来决定调度优先级,那些具有小的执行周期的任务具有较高的优先级,周期长的任务优先级低。

RMS(Rate-Monotonic Scheduling)调度算法简介不考虑n=1的情况。

RMS是单处理器下的最优静态调度算法。

1973年Liu和Layland发表的这篇文章的前半部分首次提出了RM调度算法在静态调度中的最优性.它的一个特点是可通过对系统资源利用率的计算来进行任务可调度性分析,算法简单、有效,便于实现。

不仅如此,他们还把系统的利用系数(utilization factor)和系统可调度性联系起来,推导出用RM调度所能达到的最小系统利用率公式. 同时,这篇论文中透露出来的证明思想和方法也被人们所效仿. 下面就让我们来看看这篇文章中关于RM调度算法的重要结论。

任何一个结论都有一个模型假设,让我们先列出这里的假设:(A1) 所有的任务请求都是周期性的,必须在限定的时限内完成;(A2) 任务的作业必须在该任务的下一个作业发生之前完成,这样避免了考虑队列问题;在这里,我们对任务和作业不作特别的区分,因为一个任务请求就是一个作业。

(A3) 任务之间都是独立的,每个任务的请求不依赖于其他任务请求的开始或完成;(A4) 每个任务的运行时间是不变的,这里任务的运行时间是指处理器在无中断情况下用于处理该任务的时间;(A5) 所有的非周期性任务都在特殊的情况下运行,比如系统初始化或系统非正常紧急处理程序。

(A6) 其它一些假设,比如,单处理器,可抢占调度,任务切换的时间忽略不计等等。

RMS算法⑴任务T i (P i,Ci,D i) 模型:周期为P i,计算时间为Ci,时限D i 为周期终点。

任务在周期起点释放,高优先级任务可抢占低优先级任务的执行。

⑵优先级分配方法:静态固定分配。

常用的调度优化算法公式

常用的调度优化算法公式

常用的调度优化算法公式常用的调度优化算法有很多种,每种算法都有其特定的优势和适用的场景。

本文将介绍几种常见的调度优化算法,并对其进行简要的概述和比较。

1. 先来先服务(First-Come, First-Served, FCFS)先来先服务是最简单的调度算法之一,它按照作业到达的顺序进行调度。

即使作业的执行时间不同,也会按照它们到达的顺序进行执行。

这种算法的优点是简单易实现,但缺点是可能导致长作业等待时间过长,而短作业等待时间过短。

2. 最短作业优先(Shortest Job First, SJF)最短作业优先算法会优先调度执行时间最短的作业。

这种算法可以最大程度地减少作业的等待时间,但需要事先知道每个作业的执行时间。

当作业的执行时间难以估计时,这种算法可能会导致长作业等待时间过长。

3. 优先级调度(Priority Scheduling)优先级调度算法会为每个作业指定一个优先级,并按照优先级进行调度。

优先级可以按照作业的重要性、紧急程度或其他因素进行设置。

这种算法可以根据实际需求进行灵活的调度,但需要合理设置优先级,否则可能导致某些作业一直得不到执行。

4. 时间片轮转(Round Robin, RR)时间片轮转算法将每个作业分配一个固定的时间片,作业在这个时间片内执行,然后切换到下一个作业。

如果一个作业在一个时间片内没有完成,它将被放到队列的末尾继续执行。

这种算法可以确保每个作业都有机会执行,但可能导致一些长作业的等待时间过长。

5. 多级反馈队列(Multilevel Feedback Queue, MLFQ)多级反馈队列算法将作业分成多个队列,并为每个队列分配不同的优先级。

作业首先进入最高优先级的队列,如果在一个时间片内没有完成,它将被移到下一个优先级的队列,直到完成或到达最低优先级的队列。

这种算法可以平衡长作业和短作业的执行时间,但需要合理设置队列数量和优先级。

以上是几种常见的调度优化算法,它们各有优缺点,在不同的场景中选择适合的算法可以最大程度地提高系统的性能和效率。

EDF调度算法概要

EDF调度算法概要
3、EDF调度算法的最优性 4、硬实时周期任务集的可调度性判定 三、最大可挪用时间 1、问题描述 2、最大可挪用时间的性质 3、可延迟时间逼近算法
4、仿真实验
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内容要点
四、硬实时周期任务和偶发任务混合调度
1、空闲时间分布 2、可挪用时间
3、空闲挪用时间判定算法
4、仿真实验
五、资源访问控制
2 1)
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一、引入 2、国内外研究概况
当然,RM是基于这样一种比较理想的硬实时周期任务模型: i. 所有的任务都是周期任务 ii. 所有的任务都是不相关的,即它们没有共享资源 iii.所有任务都有一个固定的执行时间或最大执行时间 iv.所有任务的相对截止时间 都等于它们的周期 v. 所有任务都是可抢占的 vi.系统只有一个处理器 注:若iv不成立,则RM不是最优的固定优先级调度算法。这 事可采用另一种算法:时限单调(deadline monotonic)调度算 法DM,其按任务的相对时限来分配优先级:相对时限越短, 优先级越高。
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一、引入 2、国内外研究概况
软实时任务和偶发任务的调度 因为软实时任务允许运行时间错过截止期,所以其调度目标 是在保证满足硬实时周期任务的时限前提下,提高软实时任 务的响应时间。目前主要的调度算法有:
i. 后台运行法
ii. 轮询服务器法 iii. 挪用法
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一、引入 2、国内外研究概况
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一、引入 2、国内外研究概况
失控的优先级反转:
在上述的情况下,如果这时再出现一个优先级介于这两个 任务之间的实时任务,那么这个实时任务就会抢占低优先 级的任务运行,这也间接阻塞了前面所提到的那个高优先 级任务,即使这个任务与那个高优先级任务之间是没有资 源相关的,但如果频繁出现这种优先级介于低优先级和高 优先级之间的实时任务,那么这个阻塞时间将一直延长, 且其长短是无法预测的,这种情况被认为是 失控的优先级 反转。

RMS

RMS
(2) 优先级分配方法: 动态分配, 距要求时限所剩时间越短优先级越高。
(3) 可调度性分析: 如果任务集满足下式, 则该任务集可调度。
EDF 调度算法已被证明是动态最优调度, 而且是充要条件。处理机利用率最大可达100% 。但瞬时过载时串的任务接连丢失。另外, 它的在线调度开销比RMS大。
静态多处理器调度又可以有如下三种调度规范:
1)基本(或非抢占)调度BS(Basic Scheduling)。任务在执行过程中不能被打断。
2)可抢占调度PS(Preemptable Scheduling),任务可被抢占,此处抢占不必基于优先级。
3)广义调度GS(General Scheduling)。 GS是一个理论上的概念,允许一个处理器可在同一时刻执行多个任务。事实上每个处理器在每一时刻最多只能执行能够一个任务。GS基于的前提是:在给定的时间段,处理器可以将其计算能力的一部分分配给一个任一个任务。并且规定同一任务不可以同时在多于一个处理器上并行执行。
LLF
最短空闲时间优先算法(LLF)也是一种动态调度算法。LLF指在调度时刻,任务的优先级根据任务的空闲时间动态分配。空闲时间越短,优先级越高。空闲时间=deadline-任务剩余执行时间。LLF可调度条件和EDF相同。
理论上,EDF和LLF算法都是单处理器下的最优调度算法。但是由于EDF和LLF在每个调度时刻都要计算任务的deadline或者空闲时间,并根据计算结果改变任务优先级,因此开销大、不易实现,其应用受到一定限制。
目录
简介
分类
单处理器实时调度
多处理器实时调度
分布式实时调度展开
编辑本段
简介
POSIX 1003.b中定义:指系统能够在限定的响应时间内提供所需水平的服务。而一个由Donald Gillies提出的更加为大家接受的定义是:一个实时系统是指计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性,也取决于结果产生的时间,如果系统的时间约束条件得不到满足,将会发生系统出错。

电大操作系统课后习题解答-第3章

电大操作系统课后习题解答-第3章

第3章处理机调度“练习与思考”解答1.基本概念和术语调度、作业调度、进程调度、吞吐量、周转时间、带权周转时间、中断调度就是选出待分派的作业或进程。

作业调度就是根据一定的算法,从输入的一批作业中选出若干个作业,分配必要的资源,如内存、外设等,为它建立相应的用户作业进程和为其服务的系统进程(如输入、输出进程),最后把它们的程序和数据调入内存,等待进程调度程序对其执行调度,并在作业完成后作善后处理工作。

进程调度就是根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个进程。

吞吐量:单位时间内CPU完成作业的数量。

周转时间:从作业提交到作业完成的时间间隔。

带权周转时间:定义为作业的周转时间除以其实际运行时间。

中断是指CPU对系统发生的某个事件做出的一种反应,它使CPU暂停正在执行的程序,保留现场后自动执行相应的处理程序,处理该事件后,如被中断进程的优先级最高,则返回断点继续执行被“打断”的程序。

2.基本原理和技术(1)处理机调度的主要目的是什么?处理机调度的主要目的就是为了分配处理机。

(2)高级调度与低级调度的主要功能是什么?为什么要引入中级调度?高级调度的主要功能是根据一定的算法,从输入的一批作业中选出若干个作业,分配必要的资源,如内存、外设等,为它建立相应的用户作业进程和为其服务的系统进程(如输入、输出进程),最后把它们的程序和数据调入内存,等待进程调度程序对其执行调度,并在作业完成后作善后处理工作。

低级调度的主要功能是根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个进程。

为了使内存中同时存放的进程数目不至于太多,有时就需要把某些进程从内存中移到外存上,以减少多道程序的数目,为此设立了中级调度。

(3)作业在其存在过程中分为哪四种状态?作业在其存在过程中分为提交、后备、执行和完成四种状态。

(4)在操作系统中,引起进程调度的主要因素有哪些?在操作系统中,引起进程调度的主要因素有:正在运行的进程完成任务,或等待资源,或运行到时;核心处理完中断或陷入事件后,发现系统中“重新调度”标志被置上。

操作系统 实时调度算法例题(附图解)

操作系统 实时调度算法例题(附图解)

1、在一个实时系统中,有三个周期性实时任务,任务A要求每20ms执行一次, 执行时间为10ms;任务B要求50ms执行一次,执行时间为10ms;任务C要求50ms执行一次,执行时间为15ms, 应如何按最低松弛度优先算法对它们进行CPU调度?解:松弛度=必须完成时间-其本身的运行时间-当前时间设任务A、B、C在t=0时同时到达,任务A和B每次必须完成的时间分别为:A1、A2、A3……和B1、B2、B3……t=0A1须在20ms时完成其本身运行时间是10msA1的松弛度=(20-10-0)ms=10msB1的松弛度=(50-10-0)ms=40msC1的松弛度=(50-15-0)ms=35ms所以可得到A1先执行,当A1执行完10ms后,只剩下了B1和C1 此时t=10msB1的松弛度=(50-10-10)ms=30msC1的松弛度=(50-15-10)ms=25ms所以可得到C1先执行,当C1执行到了t=25ms时A2的松弛度=(40-10-25)ms=5msB1的松弛度=(50-10-25)ms=15ms所以可得到A2先执行,当A2执行完10ms时t=35ms,只剩下了B1,接着执行B1,当B1执行完10ms时t=45ms,只剩A3,执行A3,当A3执行完10ms时t=55ms,此时B2的松弛度=(100-10-55)ms=35msC2的松弛度=(100-15-55)ms=30ms所以C2执行15ms此时t=70msA4的松弛度=(80-10-70)ms=0ms则A4执行10ms此时t=80ms,只剩下了A5和B2A5的松弛度=(100-10-80)ms=10msB2的松弛度=(100-10-80)ms=10ms因为B2先进入了就绪队列,所以B2先执行,执行10ms,再执行A5 同理依次往下计算……….如图所示,横轴代表t。

实时调度算法之EDF算法

实时调度算法之EDF算法

实时调度算法之EDF算法实时调度算法之EDF算法(Earliest Deadline First)是一种常见的实时任务调度算法,其核心思想是根据任务的最早截止时间来进行任务的调度。

EDF算法首先将任务按照截止时间从小到大排序,然后优先调度具有最早截止时间的任务,以保证任务的截止时间得到满足。

EDF算法的主要步骤如下:1.初始化:将所有的实时任务按照截止时间从小到大排序,初始化系统时钟。

2.选择任务:选择具有最早截止时间的任务进行调度。

3.执行任务:执行所选任务,直到完成或者到达截止时间。

4.更新截止时间:如果任务未完成,则将其截止时间向后移动。

5.返回步骤2在EDF算法中,任务截止时间的选择是至关重要的。

如果存在截止时间无法满足的情况,则系统可能出现任务丢失,导致严重的系统错误。

因此,在设计实时任务系统时,需要合理设置任务的截止时间,以保证任务能够按时完成。

EDF算法的优点是能够满足任务的截止时间要求,具有较高的实时性,适用于对任务响应时间要求较高的场景。

另外,EDF算法可以充分利用系统资源,提高系统的利用率。

然而,EDF算法也存在一些限制和挑战。

首先,EDF算法对任务的截止时间要求较高,如果任务的截止时间无法准确设置,可能导致系统性能下降。

其次,EDF算法无法处理任务的优先级,无法保证低优先级任务的执行。

因此,EDF算法主要适用于任务优先级相同,或者任务的截止时间能够准确设置的场景。

在实际应用中,为了提高EDF算法的性能和可靠性,通常会采取一些优化措施。

例如,引入抢占式调度,通过中断等方式中断当前任务的执行,切换到具有更早截止时间的任务上。

此外,还可以根据任务的执行时间和截止时间间隔,动态调整任务的优先级,以提高系统的负载能力和资源利用率。

总之,EDF算法是一种基于最早截止时间的实时任务调度算法,能够保证任务截止时间的满足,具有较高的实时性和性能。

通过合理设置任务的截止时间和采取优化措施,可以进一步提高EDF算法的性能和可靠性。

4种实时操作系统 中断

4种实时操作系统  中断
● 任务优先级分配
每个任务都有其优先级。任务越重要,赋予的优先级应越高。应用程序执行过程中诸任务优先级不变,则称之为静态优先级。在静态优先级系统中,诸任务以及它们的时间约束在程序编译时是已知的。反之,应用程序执行过程中,任务的优先级是可变的,则称之为动态优先级。
● 时间的可确定性
强实时系统中,我们必须综合考虑,充分利用各种手段,尽量减少任务执行时间的抖动。
● 任务划分
程序在CPU中是以任务的方式在运行,所以我们要将系统的处理框图转化为多任务流程图,对处理进行任务划分。任务划分存在这样一对矛盾:如果任务太多,必然增加系统任务切换的开销;如果任务太少,系统的并行度就降低了,实时性就比较差。在任务划分时要遵循H.Gomma原则:
优先权极限是另一种解决方案,系统把每一个临界资源与1个极限优先权相联系,这个极限优先权等于系统此时最高优先权加1。当这个任务退出临界区后,系统立即把它的优先权恢复正常,从而保证系统不会出现优先权反转的情况。采用这种方案的另一个有利之处,是仅仅通过改变某个临界资源的优先级就可以使多个任务共享这个临界资源。
摘 要: 本文分析了适用于测控领域的4种实时操作系统,并对比了它们实时性能的重要指标,归纳了实时性设计和实现中的若干问题。
引言
20世纪70年代以来嵌入式系统的硬件和软件技术的飞速进步,使得嵌入式应用得到了蓬勃发展,在这些应用中实时操作系统起着决定性的作用。
在复杂测控应用中,必须使用对实时性要求非常高的实时操作系统。例如在工业控制、交通管理、机器人、航空航天、武器装备等领域,系统事件的响应如果不能准时或超时,就可能导致巨大的损失和灾难。因而,选择操作系统时,对实时性的仔细考虑至关重要。本文从实时性的角度细致的分析对比了适用于此类有苛刻实时性要求的4种操作系统——VxWorks、mC/OS-II、RT-Linux、QNX,为系统选型提供一定参考。

通信系统的调度与资源分配算法

通信系统的调度与资源分配算法

通信系统的调度与资源分配算法一、引言随着信息技术的快速发展,通信系统在现代社会中起着至关重要的作用。

为了确保通信系统的高效运行,调度与资源分配算法成为一项关键技术。

本文将探讨通信系统的调度与资源分配算法,并提出相应的解决方案。

二、调度算法调度算法是通信系统中实现资源管理和任务优先级安排的关键。

常见的调度算法包括最短作业优先(SJF)、先来先服务(FCFS)和高响应比优先(HRRN)等。

1. 最短作业优先(SJF)算法SJF算法是按照任务执行时间长度进行调度的算法。

优先选择执行时间最短的任务,以实现系统的高效运行。

然而,SJF算法容易造成长时间任务的饥饿,导致资源利用率较低。

因此,可以结合其他算法进行改进,如时间片轮转算法。

2. 先来先服务(FCFS)算法FCFS算法是按照任务到达的先后顺序进行调度的算法。

它具有简单易实现的优点,但容易造成后续任务的等待时间过长,影响整体系统的响应速度。

3. 高响应比优先(HRRN)算法HRRN算法根据任务等待时间和执行时间的比值来确定优先级,优先选择等待时间较长的任务。

这种算法可以避免长时间任务的饥饿现象,但对于短时间任务来说可能会产生不公平的调度结果。

三、资源分配算法资源分配算法主要解决通信系统中有限资源的合理分配问题。

常见的资源分配算法包括固定优先级调度算法、动态优先级调度算法和最大剩余空间算法等。

1. 固定优先级调度算法固定优先级调度算法根据任务的优先级确定资源分配的顺序。

高优先级的任务会比低优先级的任务优先获取系统资源。

这种算法适用于对实时性要求较高的通信系统。

2. 动态优先级调度算法动态优先级调度算法是根据任务的实际情况动态调整优先级的算法。

通过对任务的执行情况进行监测和评估,动态调整任务的优先级,以实现更加灵活高效的资源分配。

3. 最大剩余空间算法最大剩余空间算法是一种用于内存分配的资源分配算法。

它在每次分配资源时优先选择剩余空间最大的区域。

这种算法能够充分利用系统的资源,减少碎片化现象,提高系统的整体性能。

实时调度算法

实时调度算法
▪ 4 立即抢占的优先级调度算法:这种算法适用于实时要 求比较严格的实时控制系统。
▪ (4) 代表性的实时调度算法:
▪ 1 时限式调度法(deadline scheduling):是一 种以满足用户要求时限为调度原则的算法。有 周期性调度和非周期性调度。时限有:处理开 始时限(开始截止时间)和处理结束时限(完 成截止时间)两种,在实际中可以使用任一种 时限。
▪ ⑴ 实现实时调度的基本条件:
▪ 1提供必要的调度信息,如就绪时间、开 始截止时间和完成截止时间、处理时间、 资源要求、优先级;
▪ 2系统处理能力强 ▪ 3调度方式,广泛采用抢占调度方式,特
别是在实时要求严格的实时系统;
▪ 4很快的进程和线程切换速度。
▪ ⑵实时调度算法(请同学们看书上P99)
▪ 为了保证不遗漏任何一次截止时间,应采 用最早截止时间优先的剥夺策略。
2. 最低松弛度优先即LLF(Least Laxity First)算法
该算法是根据任务紧急(或松弛)的程度,来确定任务的优 先级。任务的紧急程度愈高,为该任务所赋予的优先级就愈 高, 以使之优先执行。例如,一个任务在200ms时必须完成, 而它本身所需的运行时间就有100ms,因此,调度程序必须在 100 ms之前调度执行,该任务的紧急程度(松弛程度)为100 ms。 又如,另一任务在400 ms时必须完成,它本身需要运行 150 ms,则其松弛程度为 250 ms。在实现该算法时要求系统中有 一个按松弛度排序的实时任务就绪队列,松弛度最低的任务 排在队列最前面,调度程序总是选择就绪队列中的队首任务 执行。该算法主要用于可抢占调度方式中。假如在一个实时 系统中,有两个周期性实时任务A和B,任务A要求每 20 ms执 行一次,执行时间为 10 ms;任务B只要求每50 ms执行一次, 执行时间为 25 ms。

嵌入式实时操作系统试题

嵌入式实时操作系统试题

嵌入式实时操作系统试题——(笔试、闭卷)一、判断(2×12=24分)1、嵌入式系统是看不见的计算机系统,其开发环境和运行环境一致。

( F )2、PC机可包含在嵌入式系统中。

(T )3、通常嵌入式系统是一个通用的计算平台,其软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序。

( F )4、嵌入式硬件系统的多样性不仅表现在嵌入式CPU的多样性、而且具有相同微处理器的硬件系统可能会有多种不同的外围电路。

(T)5、嵌入式硬件系统的核心是嵌入式微处理器,其主要体系架构有SPARC、Pentium、Itanium等。

( F )6、AMBA总线是片内总线,包括高速总线AHB和低速总线APB。

(T )7、NandFl ash是一种Flash Memory它既可以做主存也可做外存使用。

( F )8、NorFlash是一种Flash Memory它既可以做主存也可做外存使用。

(T )9、在ARM CPU模式中System模式与User模式的运行环境一样,但是它可以不受任何限制地访问任何资源。

(T )10、在ARM CPU模式中除User模式外,其它模式都被称为特权模式,User模式可直接改变CPU的模式。

( F )11、ARM有两种工作状态:ARM和Thumb,ARM和Thumb之间状态的切换将影响CPU的模式或寄存器的内容。

( F )12、ARM是32位嵌入式处理器,并可以进入16位运行模式, 可支持大、小端数据格式(T )13、X86 CPU的异常向量与ARM CPU的异常向量的区别是:在X86平台上,当有异常发生时CPU是到指定的向量地址读取要执行的程序的地址。

而ARM CPU是到向量地址的地方读取指令,也就是ARM的向量地址处存放的是一条指令(一般是一条跳转指令)。

(TRUE)14、存储器映射编址是指I/O端口的地址与内存地址统一编址,即I/O单元与内存单元在同一地址空间。

其优点是可采用丰富的内存操作指令访问I/O单元、无需单独的I/O地址译码电路、无需专用的I/O指令。

CPU调度例题

CPU调度例题

CPU调度例题例1:假定要在一台处理器上执行如下图所示的作业,它们在0时刻以1,2,3,4,5的顺序到达。

给出采用下列调度算法时的调度顺序、平均周转时间(turnaround time)和平均响应时间(response time) (1)F CFS(2)R R(时间片为1,不考虑优先级)(3)非抢占式SJF(shortest job first)(4)非抢占式优先级调度(数字小的优先级大)作业执行时间优先级1 10 32 1 13 2 24 3 45 5 2Answer:画出调度顺序(1)F CFS: (2分)***********平均响应时间=(0+10+11+13+16)/ 5 = 10平均周转时间=(10+11+13+16+21)/ 5 = 14.2(2)RR(TQ=1)20 21平均响应时间=(0+1+2+3+4)/ 5 = 2平均周转时间=(21+2+7+11+16)/ 5 = 11.4 (3)SJF0 1 3 6 11 21平均响应时间=(11+0+1+3+6)/ 5 = 4平均周转时间=(21+1+3+6+11)/ 5 = 8.4 (4)Priority (2分)0 1 3 8 18 21平均响应时间=(8+0+1+18+3)/ 5 = 6平均周转时间=(18+1+3+21+8)/ 5 = 10.2例2:某系统的进程状态转换图如图所示。

(1)说明引起各种状态转换的典型事件。

(2)分析下述状态转换是否可引起其他的状态转换:1,2,3,4Answer:(1)引起各种状态转换的典型事件:转换1:CPU 调度算法将CPU 分配给此进程转换2:执行进程的时间片用完,或被其他更重要的进程抢占CPU 转换3:等待某种事件(如I/O 的完成,或被其他人占用的临界资源变为可用状态)转换4:进程所等待的事件发生(如I/O 完成,或所等待的临界资源变为可用状态)(2)状态转换1不会立即引起其他状态的转换。

RMS调度算法

RMS调度算法

设某系统的任务集
系统,有强实时和 弱 实 时 之 分。 实 时 系 统 行 为 的 正 确 性不但依赖于计算 结 果 的 正 确 性,还 依 赖 于 产 生 结 果 的时间。解决实时性的关键是任务的合理调度。
实时系统 的 任 务 一 般 分 为 周 期 性 和 非 周 期 性 两 类,其中,周期任务是 系 统 要 处 理 的 主 要 任 务,占 用 处 理机的时间较多;而 非 周 期 任 务 则 是 系 统 为 了 处 理 一 些意外情况或紧急事件所需执行的任务[3]。任务调度 强调的是时间的约 束,通 常 可 采 用 静 态 调 度 算 法 和 动 态调度算法。动态调度算法虽然在某些性能上优于静 态调度算法,但静态调度算法占用处理机的开销小,稳 定性和可预测性好,时间行为的分析也比较容易,因而 实现方便。静态调度 的 本 质 是:事 先 为 每 个 任 务 规 定 一个优先级,该任务 作 业 流 中 的 每 一 项 作 业 都 具 有 相 同的优先级,然后 依 照 优 先 级 大 小 调 度 任 务。 常 用 的 静态调度算法有 FIFO(先 进 先出)、RMS(速 率单 调 算 法)、DM(S 时限单调算法)。现已证明,RMS 是最优的 静态调度算法[5]。本 文 主 要 讨 论 进 行 部 分 改 进 后 的 RMS 算法及其在弱实时系统中的应用。
功后,建立 END to END 通信链路。上下位采用字节方 式进行透明通信,响应速度得到提高,采用软握手解决 呼叫和通信链路的检测。通过上下位机各自的限时通 信机制有效避免通信总线死锁问题。适用于数据流量 较小而且信息固定的场合。 参考文献
1 王志平,熊光泽 . 实时调度算法研究 . 电子科技大学学报,2002 2 Nissanke N. Realtime systems. New Jersey:Prentice Hall,1997 3 刘怀,胡继峰 . 实时系统的多任务调度[J]. 计算机工程,200(2 3) 4 Hsuch C. Lin K J,Fan N. Distributed pinwheel scheduling with end-toend

VxWorks下周期任务调度和任务周期选择

VxWorks下周期任务调度和任务周期选择

VxWorks 下周期任务调度和任务周期选择发布日期:2006-05-24 作者:张强 李鸥 来源:微计算机信息【摘要】:本文介绍了VxWorks 操作系统下任务调度的策略,分析了实际设计应用中,周期任务调度的需求。

介绍了一种在VxWorks 操作系统下优化周期任务周期的方法。

【关键字】 Vxworks 实时 周期任务 调度1 引言VxWorks 是WindRiver 公司开发的具有工业领导地位的高性能实时操作系统,它是一个运行在目标机上的高性能、可裁减的嵌入式实时操作系统。

其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中。

在VxWorks 下开发的许多实际应用中,尤其是计算机控制系统中,任务往往有最大的延迟或者说等待时间,它们被设计成周期任务。

为了提高应用系统的性能,要为周期任务选择合适的周期。

本文介绍在VxWorks 系统下选择任务周期的一种方法。

2 Vxworks 实时内核Wind 的任务调度Wind 内核默认采用基于优先级的抢占式调度(Priority-base preemptive scheduling )算法。

同时,还可以选用轮转(round-robin )调度算法。

不同优先级任务之间,采用基于优先级的抢占式调度算法。

系统中每个任务都有一个介于最高0到最低255之间的优先级。

任一时刻,内核把CPU 分配给处于就绪态的优先级最高的任务运行。

如果系统内核一旦发现一个优先级更高的任务转变为就绪态,内核就立刻保存当前任务的上下文,把当前任务状态转换为阻塞态,同时切换到这个高优先级任务的上下文执行。

等待高优先级任务执行完才执行低优先级的任务。

相同优先级的多个任务之间,采用时间片轮转调度算法。

轮转调度算法试图让优先级相同的、处于就绪态的任务公平的分享CPU ,系统让处于就绪态的优先级相同的一组任务依次轮流执行预先确定长度的时间片。

当一个任务到达时,它被排在轮转队列的后面,等待分配给自己的时间片的到来,如果在时间片内没有运行完,则再等待属于自己的时间片的到来,直到任务完成。

处理机调度算法

处理机调度算法

3.3 调度算法即资源CPU分配策略。

不同系统和不同系统目标,采用不同算法。

适于作业/进程调度。

调度实质上是一个策略问题。

3.3.1 先来先服务调度算法FCFS:First Come First Serve1.基本思想:按作业(进程)到达时间先后顺序依次使用CPU。

2.适用于作业/进程调度3.非抢占调度方式4.优点:实现简单缺点:未考虑进程的优先级或紧急性,不利于短作业(进程)的运行,利于CPU繁忙型作业,而不利于I/O繁忙型作业。

很少单独使用,常与其他算法结合使用(辅助算法)。

3.3.2 短作业(进程)优先调度算法(SJF:Shortest Job First)1.基本思想:选择就绪(后备)队列中估计运行时间最短的进程(作业)投入运行。

2.适用于作业/进程调度3.非抢占调度方式——>最短剩余时间优先算法或抢占调度方式4.优点:有效缩短作业的平均周转时间,从而提高系统吞吐量。

缺点:不利于长作业和紧迫作业的运行(无法满足公平性,估计有主观性)。

总结:这咱算法容易实现,且效率比较高,但未考虑作业的利益。

3.3.3 高优先权优先调度算法(HPF:Highest Priority First)引入:为照顾紧迫型作业优先处理。

“急事急办”,“重要事先办”1.基本思想:选择优先级最高的进程或作业投入运行。

2.适用于作业/进程调度3.非抢占调度方式——批处理系统“等你打完我再打”抢占调度方式——实时系统“不等你打完电话,抢过话筒就打”4.优先级(优先权)即优先数,是由系统或用户按某种原则指定的,一般用整数表示。

(1)静态优先权“一定终身”是在创建进程/作业时确定的,且在整个运行期间保持不变。

优先级的确定依据:用户要求、进程/作业类型、对资源的要求不同系统有不同的确定原则,及表求方法。

优点:简单易行,系统开销小。

缺点:不够精确,可能出现某些低优先级的进程永不能被执行。

(2)动态优先权是在创建进程/作业时赋予的优先级,可随着进程的推进而改变。

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int i;
Int pthread_creat(pthread_t *THREAD,
Pthread_attr_t *ATTR,
Void *(*START_ROUTINE)
(void*),
Void *ARG)
pthread_creat(tid,NULL,func,arg);
其中第一个参数是pthread_t型的指针,用于保存线程id;第二个参数是pthread_attr_t的指针,用于说明要创建的线程的属性,NULL表示使用缺省参数;第三个参数指明了线程的入口,是一个只有一个(void *)参数的函数;第四个参数是传给线程入口函数的参数。
(3)实验代码
#include"math.h"
#include"sched.h"
#include"pthread.h"
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"semaphore.h"
typedef struct{ //实时任务描述
char task_id;
{
pthread_mutex_init(& main_wait , NULL);
pthread_mutex_lock(& main_wait); //下次执行lock等待
pthread_mutex_init(& idle_wait , NULL);
pthread_mutex_lock(& idle_wait); //下次执行lock等待
五.设计结果并分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12
六.系统的结构,原理框图和模块等的详细说明∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙14
七.用户使用说明书和参考资料∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙15
八.设计体会∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙16
一.设计目的
深入理解处理机调度算法,了解硬实时概念,掌握最早截止期优先调度算法。EDF(Earliest Deadline First)和速率单调调度算法RMS(Rate Monotonic Scheduling)的可调度条件,并能在可调度情况下给出具体调度结果。
目录
一.设计目的∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2
二.设计容∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2
四.设计过程(设计思想、代码实现)
(1)实时任务用task数据结构描述,设计四个函数:
Select_proc()用于实现调度算法,被选中任务执行proc(),在没有可执行任务时执行idle(),主函数main()初始化相关数据,创建实时任务并对任务进行调度。
(2)为模拟调度算法,给每个线程设置一个等待锁,暂不执行的任务等待在相应的锁变量上。主线程按调度算法唤醒一个子线程,被选中线程执行一个时间单位,然后将控制权交给主线程判断是否需要重新调度。
task *tasks;
pthread_mutex_t proc_wait[10]; //the biggest number of tasks
pthread_mutex_t main_wait,idle_wait;
float sum=0;
pthread_t idle_proc;
int main(int argc,char **argv)
printf("Please input number of real time task:\n");
int c;
scanf("%d",& task_num); //任务数
tasks=(task *)malloc(task_num *sizeof(task));
while((c=getchar())!='\n'&& c!=EOF); //清屏
int call_num; //任务发生次数
int ci; //任务处理时间
int ti; //任务发生周期
int ciபைடு நூலகம்left;
int ti_left; //record the reduction of ti \ci
int flag; //任务是否活跃,0否,2是
int arg; //参数
pthread_t th; //任务对应线程
}task;
void proc(int *args);
void *idle();
int select_proc(int alg);
int task_num=0;
int idle_num=0;
int alg; //所选算法,1 for EDF,2 for RMS
int curr_proc=-1;
int demo_time=100; //演示时间
三.设计准备(理论、技术)
1.EDF算法和RMS算法的可调度条件及调度原则。
(1)EDF为可抢占式调度算法,其调度条件为:
sum(ci/ti)≤1
(2)RMS算法为不可抢先调度算法,其调度条件为:
sum(ci/ti)≤n(exp(in(2)/n)-1)
2.在linux环境中创建用户级线程的函数。
(1)创建用户级线程的库函数为:
三.设计准备∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2
四.设计过程∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3
二.设计容
在Linux环境中采用用户级线程模拟实现EDF和RMS两种实时调度算法。给定一组实时任务,按照EDF算法和RMS算法分别判断是否可调度。在可调度的情况下,创建一组用户级线程,分别代表各个实时任务,并按算法所确定的调度次序安排各个线程运行,运行时在终端上画出其Gantt图。为避免图形绘制冲淡算法,Gantt图可用字符表示。
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