硬件成本缩减的异构分布式嵌入式系统调度算法*

邢红星,魏叶华,乐 懿

(湖南师范大学信息科学与工程学院，湖南 长沙 410081)

1 引言

异构嵌入式体系结构被广泛应用于汽车、航空航天、工业自动化和健康医疗设备等高端工业，其已具备成熟的异构分布嵌入式计算系统的特征[1]。在异构分布式系统中，功能并行程度得到了提升，并且功能中的任务表现出明显的数据依赖性和优先级约束。系统通过集成于其上的功能实现控制，功能安全已成为工业嵌入式系统发展的优先方向，其指不存在由于系统故障和随机硬件故障而引起的不合理风险[2]。安全关键嵌入式功能必须符合相关的功能安全标准[3]，例如汽车系统的ISO 26262[4]、航空电子系统的DO-178B和各种工业嵌入式系统的IEC 61508[5]。执行异常和错过最后期限被认为是典型的随机硬件和系统故障。

汽车电子系统中任务调度更强调智能性和整体性。智能化发展过程中，系统主要通过智能传感器感知物理环境，其信号一般是周期性的，这使得在有传感器参与的功能中，某些任务也是周期性触发，即任务的不同实例的开始时间呈现严格周期性，而其他任务则只需要满足功能内部的时序约束。同时，由于传感器工作频率不尽相同，功能执行的周期也不同，使得功能的实时性要求也不同，导致功能集合呈现混合周期性[6]。尽管多核处理器架构在硬件层次上大幅地提升了处理器的性能和对复杂功能的承载力，但功能由不同的团队开发和测试，并在后期被整合[7]，因此需基于混合周期性考虑对功能集合的整体调度[6,8]，找到所有任务和消息的触发时间。……