НИР:Планирование задач в системах реального времени — различия между версиями
Материал из Кафедра Автоматики и телемеханики
Mvk (обсуждение | вклад) |
Mvk (обсуждение | вклад) |
||
| Строка 20: | Строка 20: | ||
Поэтому существуют только два варианта планирования: (<math>~\pi_1</math> выше <math>~\pi_2</math>), (<math>~\pi_1</math> ниже <math>~\pi_2</math>), приводящие к двум вариантам выполнения задач (см. рис. 3). | Поэтому существуют только два варианта планирования: (<math>~\pi_1</math> выше <math>~\pi_2</math>), (<math>~\pi_1</math> ниже <math>~\pi_2</math>), приводящие к двум вариантам выполнения задач (см. рис. 3). | ||
| − | [[Файл:Примеры выполнения задач в случае одного процессора.png|frame|слева|Рис. 3. Пример выполнения задач <math>\tau_1,\,\tau_2</math> в случае | + | [[Файл:Примеры выполнения задач в случае одного процессора.png|frame|слева|Рис. 3. Пример выполнения задач <math>\tau_1,\,\tau_2</math> в случае общего процессора.]] |
Согласно [[НИР:Планирование с фиксированными приоритетами|ПФП]] запрос задачи с более высоким приоритетом прерывает выполнение запроса задачи с более низким приоритетом. На рисунке окружностью отмечается момент (<math>~r_{i,j}</math>) [[НИР:Появление запроса задачи РВ|появления запроса]] <math>~\tau_{i,j}</math> в очереди запросов, а прерывание запроса обозначается линией над соответствующей временной осью. | Согласно [[НИР:Планирование с фиксированными приоритетами|ПФП]] запрос задачи с более высоким приоритетом прерывает выполнение запроса задачи с более низким приоритетом. На рисунке окружностью отмечается момент (<math>~r_{i,j}</math>) [[НИР:Появление запроса задачи РВ|появления запроса]] <math>~\tau_{i,j}</math> в очереди запросов, а прерывание запроса обозначается линией над соответствующей временной осью. | ||
Версия 01:49, 26 декабря 2011
В системах автоматизации и управления (САиУ) для отдельного вычислительного устройства часто надо осуществлять планирование задач реального времени, что предполагает разделение процессорного времени между этими задачами при условии соблюдения ограничений реального времени.
Проблема планирования задач реального времени
Поясним проблему планирования задач реального времени на следующем простом примере.
Пусть на однопроцессорном контроллере в составе САиУ выполняются две задачи реального времени, обозначаемые 
, для двух независимых контуров управления (см. рис. 1).
(Д - датчик; ИУ - исполнительное устройство).
Каждая 
-я задача должна периодически формировать запросы (
), и запросу требуется время выполнения (здесь для простоты оно считается постоянным) для формирования очередного воздействия на объект (см. рис. 2). В случае отдельного процессора для каждой задачи проблем не возникает, и они выполняются, как показано на рис. 2.
в случае отдельных процессоров.Однако при общем процессоре возникает взаимовлияние.
Пусть для разделения процессорного времени между задачами применяется концепция планирования с фиксированными приоритетами (ПФП).
Пусть начальные смещения (
) и периоды (
) менять нельзя, тогда в рамках ПФП остается лишь менять приоритеты (
).
Поэтому существуют только два варианта планирования: (
выше 
), ( ниже ), приводящие к двум вариантам выполнения задач (см. рис. 3).
в случае общего процессора.Согласно ПФП запрос задачи с более высоким приоритетом прерывает выполнение запроса задачи с более низким приоритетом. На рисунке окружностью отмечается момент (
) появления запроса 
в очереди запросов, а прерывание запроса обозначается линией над соответствующей временной осью.
При этом 1-й вариант на рис. 3 приводит к значительному нарушению строгой периодичности для 
: видно, что 
, где 
- начало выполнения .
Простое изменение приоритетов приводит ко 2-му варианту на рис. 3, который обеспечивает строгую периодичность для , и небольшое нарушение периодичности для 
.
Пусть известно, что такое небольшое нарушение для оказывается допустимым. Тогда решением проблемы планирования будет 2-й вариант на рис. 3 с соответствующими значениями 
, 
.
Однако в приведенном примере имеется всего два варианта планирования, и из них легко выбрать подходящий.
В общем случае проблема планирования совокупности периодических задач жесткого реального времени в случае концепции ПФП сводится к выбору такой совокупности 
, которая обеспечивает соблюдение ограничений реального времени для всех 
задач.
Возможность изменения 
в заданных диапазонах, а также наличие 
вариантов назначения приоритетов для задач приводят к тому, что полный перебор вариантов становится практически нереализуемым. Нетрудно показать, что указанная проблема планирования является NP-трудной [1].
В данном примере была рассмотрена проблема планирования для концепции ПФП. Но существуют другие концепции планирования задач реального времени, и для каждой из них возникают свои проблемы планирования.
Основные концепции планирования задач реального времени
Примечания
- ↑ Гэри М., Джонсон Д. Вычислительные машины и труднорешаемые задачи. – М.: Мир, 1982.
