中断响应时间-中国科学技术大学

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嵌入式实时操作系统性能测试方法


Rhealstone方法 进程分派延迟时间法 三维表示法
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Rhealstone方法：

测量ERTOS中六个关键操作的时间，并将它们 的加权和称为Rhealstone数
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中断响应时间

Linux2.4内核的中断处理
从计算机接收到中断信号到操作系统作出 响应，并完成切换转入用户中断处理程序 (即驱动程序注册的ISR)的时间。 中断响应时间Tresponse=T1+T2+T3

T3=从中断服务例程到开始执行驱动注册的 ISR的第一条指令时间。
最长关中断时间T1 实际关中断时间 （不可测） 保存上下文T2

3、中断延迟时间（interrupt latency time） 即从中断第一条指令所持续的时间间隔

由四部分组成：
硬件延迟部分(通常可忽略不计) 关中断时间 处理器完成当前指令的时间 中断响应周期的时间
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操作系统关键指标 对应用性能的影响
陈香兰
中国科学技术大学计算机系 2018年11月3日
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提纲


操作系统关键指标 嵌入式实时操作系统性能测试方法
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4、信号量混洗时间(semaphore shuffling time) 即从一个任务释放信号量到另一个等待该信号量 的任务被激活的时间延迟。
基于信号量的互斥访问保证了任一时刻只有一个任务 能访问公共资源。 此时间反映了与互斥有关的时间开销

5、死锁解除时间(deadlock breaking time) 即系统解开处于死锁状态的多个任务所需花费的 时间。
1、任务切换时间(task switching time) ： 即系统在两个独立的、处于就绪态并具有相同优 先级的任务之间切换所需要的时间。

包括三个部分：
保存当前任务上下文的时间 调度程序选中新任务的时间 恢复新任务上下文的时间。

此时间取决于 1）保存任务上下文所用的数据结构 2）操作系统采用的调度算法的效率。
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调度抖动


一个周期任务的周期间隔之间的变化。
通常，实时应用以周期性任务的形式，即以一特 定的周期被调度，并且在硬件定时器产生一个中 断唤醒调度器时开始执行。 虽然定时器中断可能发生的跟时钟一样有规律， 但是许多不确定因素会导致调度器的运行时间变 得不确定，导致接下来的任务的开始时间就会相 应地变化，这个影响就叫调度抖动。 抖动跟具体的应用紧密相关。
CPU的内部寄存器越多，额外负荷Hale Waihona Puke Baidu越重。 还与指令周期长度有关


实时内核的性能不应该以每秒钟能做多少 次任务切换来评价。 RTOS中通常是1微秒左右
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任务抢占时间

当一个事件引起更高优先级的任务TaskHigh就绪到 这个任务开始运行之间的时间。 Ttask_preemption=T4+Tsched+Tcontext_switch
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操作系统关键指标有哪些？


最多支持进程/线程的个数 是否支持虚拟内存 System call time RTOS相关指标：
系统响应时间 上下文切换时间 中断延迟时间 中断响应时间 任务切换时间 调度器延迟时间 周期性抖动（jitter）

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系统响应时间


从系统发出处理要求到系统给出应答信号 的时间。 这是RTOS一个比较综合的性能指标。
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中断延迟时间

Linux2.4内核的中断处理

从接收到中断信号到操作系统做出响应， 并完成进入中断服务例程（如Linux的 do_IRQ）所需要的时间。 中断延迟时间Tirq_latency=T1+T2
do_IRQ T3
ISR
INTR
CPU接收到INTR

在硬RTOS中，Tresponse通常比Tirq_latency多 几微秒。
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上下文切换时间Tcontext_switch


保存当前任务的上下文和恢复被调度任务 的上下文的时间。 Tcontext_switch取决于CPU 有多少寄存器要 保存和恢复

死锁解除时间反映了RTOS解决死锁的算法的效率。
T4=从TaskHigh就绪到开始执行调度函数的时间（并且 这次调度正好选择了TaskHigh任务） Tsched=从调度程序开始执行到开始从当前任务Taskany切 换到TaskHigh的时间 Tcontext_switch=上下文切换时间



与调度策略有关：是否允许优先级抢占？ 与调度算法相关：常数/可变 时间 与硬件有关
T1＝最长关中断时间 T2=硬件开始处理中断到开始执行中断服务例 程第一条指令之间的时间

T2由硬件决定，因此，Tirq_latency主要取决于T1 硬实时操作系统的关中断时间通常是几微秒， 而Linux最坏可达几毫秒。

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2、抢占时间（preemption time） 即系统将控制从低优先级的任务转移到高优先级 任务所花费的时间。
系统必须首先识别引起高优先级任务就绪的事件，比 较两个任务的优先级，确定发生抢占 抢占时间中包括了任务切换时间。