基于智能传感器的实时系统任务调度分析

论文摘要

智能传感器是一种可嵌入到物理世界并大量散布于环境当中的资源受限的设备。尽管资源十分有限,但是应用于智能传感器上的操作系统仍然要执行复杂的任务调度,并且要支持并发密集操作、满足实时约束条件、以及满足自适应性和可靠性要求。本文以基于智能传感器的实时控制系统的开发为背景,重点研究了基于智能传感器的实时系统中的任务调度分析。本文的工作主要集中在以卜四个方面: 1.分析了具备实时性能要求的智能传感器的一般应用特点,分析了基于智能传感器的实时系统模型。研究了实时系统任务调度相关的理论,包括:任务调度,资源访问控制协议,基于CPU利用率进行可调度性分析,基于系统响应时间的可调度性分析。 2.对基于智能传感器的实时系统的任务调度作了深入的分析工作,主要做了如下工作:建立了一个基于智能传感器的实时系统任务集模型;在该任务模型上分析了二种任务调度机制,包括基于优先级的分组调度机制、混合抢占调度机制、FCFS调度机制。实时系统任务调度研究中最重要的就是可调度性分析研究,本文还对采用基于优先级的分组调度机制和混合抢占调度机制做了可调度性分析。 3.对基于智能传感器的实时系统作了任务级容错分析,由于传感器系统资源有限,因而基于传感器的容错技术较难实现,因此我们主要对采用时间冗余技术容忍短暂性错误做了比较详细的分析。 4.对基于智能传感器的实时系统的示例平台TinyOS和γOS做了分析。对这两个智能传感器平台做了简单介绍,重点介绍了两者所采用的不同的任务调度机制。γOS是依托于863项目“支持普适计算的操作系统关键技术的研究”的,我们自主开发的基于智能传感器的操作系统,在γOS系统中,引入了分组任务调度机制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图表目录
• 第一章 综述
• 1.1 引言
• 1.2 智能传感器
• 1.3 基于智能传感器的实时系统
• 1.3.1 基本特性分析
• 1.3.2 任务调度模型
• 1.4 研究动机
• 1.5 论文结构
• 第二章 研究基础和现状
• 2.1 基于智能传感器的实时系统模型
• 2.1.1 独立传感器系统
• 2.1.2 分布式多传感器系统
• 2.2 实时系统任务调度基本分析
• 2.3 资源访问控制协议
• 2.4 可调度性分析
• 2.4.1 基于CPU利用率的可调度性分析
• 2.4.2 基于系统响应时间的可调度性分析
• 第三章 基于智能传感器的实时系统任务调度分析
• 3.1 基本定义
• 3.2 任务模型分析
• 3.3 调度机制
• 3.3.1 基于优先级的分组调度机制
• 3.3.2 混合抢占调度机制
• 3.3.3 FCFS调度机制
• 3.4 可调度性分析
• 3.4.1 基于优先级的分组调度机制的可调度性分析
• 3.4.2 混合抢占调度机制的可调度性分析
• 第四章 基于智能传感器的实时系统任务级容错分析
• 4.1 容错分析
• 4.2 错误检测
• 4.3 错误恢复
• 4.4 可调度性分析
• 第五章 基于智能传感器的实时系统的任务调度实例分析
• 5.1 TinyOS的任务调度分析
• 5.1.1 TinyOS介绍
• 5.1.2 TinyOS调度机制分析
• 5.2 γOS的任务调度分析
• 5.2.1 γOS介绍
• 5.2.2 γOS任务调度机制分析
• 第六章 总结和展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 未来工作设想
• 参考文献
• 致谢