ARINC653分区调度算法的研究与改进

基于ARINC653标准的嵌入式实时操作系统对实时性的要求很高。为此,针对ARINC653分区调度算法中存在的空闲时间问题,提出一种改进的分区调度模型,采用优先级位图算法和二级调度机制设计空闲时间分区共享调度算法。理论分析表明,该算法能够缩短任务的平均响应时间。

ARINC653多核多分区操作系统的任务调度

随着航空电子系统综合化、模块化的发展,单核处理器已难以满足综合模块化航空电子(Integrated Modular Avionics,IMA)高性能的计算要求,多核处理器逐步在航空电子系统中得到运用。ARINC653作为IMA架构的标准应用接口,如何在满足实时性前提下充分利用多核处理器资源成为ARINC653任务调度的关键。针对航空电子系统任务调度的实时性要求,采用实时任务中的周期性任务模型,提出了一种满足实时性要求的实时多核静态轮转调度算法。该算法通过优化RL(Round Length)轮转参数、任务的权值分配和多核处理器分配策略,减少任务拆分次数,提高多核处理器利用率。仿真结果显示,该算法能够对分区操作系统的任务集合进行高效调度,明显提高多核处理器利用率。

机载多分区系统可调度性分析算法研究

机载领域普遍采用符合ARINC653标准的分区操作系统支撑应用软件综合化。在分区操作系统的两级调度模型下,机载软件苛刻的实时性要求通常难以得到有效的确定性保证,因此对系统进行可调度性分析显得至关重要。通过可调度性分析算法判断调度表是否能满足分区内进程的实时性要求,是保障系统中所有的进程在规定的时间内完成运算任务的有效手段。基于运筹学方法,通过引入虚拟进程,设计了一种多分区系统可调度性分析算法,并进行了数值验证。验证结果表明,该算法能够准确判断调度表与进程时间属性是否匹配,给出系统是否可调度的定性分析结论,帮助系统集成人员在系统实际运行前对调度表的合理性进行先期验证,降低试验和试飞风险。

ARINC653调度算法研究

实时调度算法是嵌入式系统的核心组成部分,高效的调度算法能增强系统的实时性和可靠性,ARINC653标准已经广泛地应用于综合航空电子系统中。首先介绍了几种实时调度算法,从满足ARINC653标准的角度出发,选取近几年的双层调度算法进行综述,讨论了现有的双层调度模型和双层调度算法,不同的分区间与分区内的调度算法组合会产生不同的效果。通过对各种双层模型和算法的比较与分析给出了各自的优缺点,对常用调度分析工具进行了叙述,以供设计和分析人员选择。最后,分析了双层调度算法有待深入研究的难点,并对其发展趋势进行展望。

一种多核混合分区调度算法设计与实现

提出了一种基于嵌入式多核虚拟机管理器的混合分区调度算法.对多核混合分区调度算法的配置、设计和实现过程进行阐述,而且,在飞思卡尔PowerPC MPC8641D硬件平台上对多核混合分区调度算法进行充分的功能测试和验证;最后,对多核混合分区调度算法的特点以及将来还需要完善的工作进行总结.

符合ARINC653的多核操作系统任务调度研究

针对航空电子系统不断提升的平台处理需求和降低体积、重量、功耗的要求,多核在机载领域应用已经成为趋势。为解决多核应用引入的不确定性问题,从任务调度的视角,重点讨论了符合ARINC653标准的单核与多核两种模式下的任务调度模型,包含分区调度、进程调度、分区并行调度、进程并行调度以及不同运行模式的差异。结合多核处理器、机载操作系统与机载应用发展现状,给出了航空领域对于多核的应用建议。

分区OS与TTE网络之间的时钟同步方法研究

随着航空电子系统综合化模块化程度的不断提高,日益增加的软件功能使得系统规模和复杂程度随之增加。为了满足系统高安全、高可靠的性能需求,确保周期任务的顺利执行,提出了一种基于时间触发以太网与ARINC 653分区操作系统的时钟同步优化算法,在传统算法的基础上,分别针对起始点同步与周期性调整两个阶段进行了算法优化。经试验验证,算法能够更加精确地对上下层时钟周期进行同步,有效地缩短了起始点同步时长、提高了周期性调整精度。

基于AADL的综合航电分区系统可调度性判定

综合模块化航电(IMA)系统中的分区系统提高了其可靠性和安全性,但在系统设计和实现过程中,应采用各种分析和验证方法确保系统的时间需求得到满足。为此,针对符合ARINC653规范的IMA系统,根据分区系统层级调度的特性,提出一种基于仿真的分区任务集可调度性判定方法。借助Cheddar工具及其自定义调度策略功能,使架构分析和设计语言(AADL)具有对分区系统进行建模的能力,并利用该工具对AADL模型进行仿真以判定系统的可调度性。实例分析结果表明,该方法能自动、准确、快速地进行可调度性判定,并以甘特图的方式绘制任务调度过程,得到直观、详细的结果。

一种优化的分区调度机制的研究与实现

在新一代综合化、模块化的航空电子系统中,符合ARINC653规范的分区操作系统应用极为广泛。本文重点研究了ARINC653规范要求的嵌入式操作系统分区调度机制,并在该机制基础上,提出并实现了一种更加优化的分区调度方法。

一种实时系统可调度性分析工具设计

面对航空电子系统高度综合化、模块化的要求,在系统设计中广泛采用符合ARINC653规范的分区系统模型。规范中要求系统采用分区间、分区内的两层调度结构,而在多分区、多任务、强实时性的复杂系统中,系统设计者难以在运行前判定系统的可调度性,从而带来系统不确定性。针对上述问题,通过分析ARINC653调度结构,提出影响系统可调度性的关键指标,基于某国产集成开发环境,设计了一种可调度性分析工具,通过解析配置文件、判断调度表合理性、计算调度表、输出调度表结果的方法得到系统可调度性分析结果,为判定系统可调度性提供了有效的支撑。

ARINC653分区实时系统的可调度分析

ARINC 653规范定义了综合模块化航空电子(IMA)实时操作系统的行为逻辑以及向应用程序提供的接口规范。该规范规定了系统采用分区内调度和分区间调度的两级调度方案,如何分析系统的可调度性以保证实时任务能够在截止时间内完成计算是需要研究的新问题。基于负载请求与平台资源提供能力的供需约束关系导出了系统可调度的判定依据。证明了判据的约束是系统可调度的充分必要条件。实际应用表明,提出的可调度判定定理能够应用于判定ARINC 653分区实时系统的可调度性,辅助提升系统的安全属性。

基于网络演算的多窗口分区可调度性分析

ARINC653-2规范定义综合模块化航空电子(IMA)实时操作系统采用分区和任务两层调度方案,在该框架下的任务可调度性分析是保证航空电子系统实时性、可靠性的关键。目前的可调度性分析无法计算多窗口分区下任务最大响应时间(WCRT)。为此,基于网络演算模型对服务能力的封装,定义处理平台服务曲线为平台所能提供计算资源的服务函数,定义分区任务到达曲线为分区任务对平台计算资源的需求函数。分析处理平台的服务曲线和分区任务的到达曲线,计算得到任务的最大响应时间,继而进行可调度性判断,由此从服务能力和服务需求角度诠释分区系统任务最大响应时间分析的物理意义。设计了主时间框架下分区包含多个激活窗口的验证案例,结果表明:本方法可以得到与传统WCRT分析同等的精度,并且能够准确计算分区包含多激活窗口条件下的任务最大响应时间,实现了网络演算视角下分区系统可调度性的解释。