基于PTIDES的信息物理系統(tǒng)事件調(diào)度算法研究.pdf

1、信息物理系統(tǒng)(Cyber-physical System，CPS)是一種集計(jì)算過(guò)程、通信過(guò)程、物理過(guò)程于一體的綜合型系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的分布式嵌入式系統(tǒng)相比，CPS具有網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放性以及時(shí)空一致性的特征。因此，在對(duì)CPS事件進(jìn)行調(diào)度算法的研究時(shí)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。時(shí)間可編程分布式嵌入式系統(tǒng)(Programming Temporally-Integrated Distributed Embedded System，PTIDES)提供了一種時(shí)間可編程語(yǔ)

2、義，簡(jiǎn)稱 PTIDES語(yǔ)義。PTIDES語(yǔ)義可以在開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，保證系統(tǒng)的確定性以及系統(tǒng)時(shí)間的一致性。因此，結(jié)合PTIDES語(yǔ)義對(duì)CPS事件進(jìn)行調(diào)度算法的研究具有重大的意義。
　　首先，本文闡述了PTIDES語(yǔ)義在CPS進(jìn)行事件調(diào)度時(shí)的起到的關(guān)鍵作用，并詳細(xì)闡述了 PTIDES語(yǔ)義下事件可安全執(zhí)行判定過(guò)程。闡述現(xiàn)有的結(jié)合PTIDES語(yǔ)義的CPS事件調(diào)度算法：簡(jiǎn)單PTIDES調(diào)度算法、并行PTIDES調(diào)度算法、EDFPTIDES

3、調(diào)度算法以及ZSFPTIDES調(diào)度算法，分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)ZSFPTIDES調(diào)度算法不能滿足CPS事件高并發(fā)性的特點(diǎn)，本文基于PTIDES語(yǔ)義提出了一種混合優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法：MPEDFPTIDES調(diào)度算法。該調(diào)度算法綜合考慮事件的絕對(duì)截止期，剩余執(zhí)行時(shí)間以及剩余時(shí)間三個(gè)參數(shù)確定事件的優(yōu)先級(jí)，不但可以滿足CPS事件高并發(fā)性的特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，該調(diào)度算法還可以提高事件截止期滿足率。
　　最后，考慮到CPS內(nèi)部具有周期事件和非

4、周期事件共存的情況，以及各個(gè)分布式平臺(tái)的 CPU存在發(fā)生故障的可能性。本文提出了一種周期/非周期事件混合容錯(cuò)調(diào)度算法，在對(duì)周期事件進(jìn)行調(diào)度時(shí)采用傳統(tǒng)RM調(diào)度算法，在周期事件執(zhí)行的間隙，對(duì)非周期事件進(jìn)行調(diào)度時(shí)采用MPEDFPTIDES調(diào)度算法，同時(shí)采用事件主副版本機(jī)制提高系統(tǒng)容錯(cuò)性能。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，該算法適用于CPS的周期非周期事件混合調(diào)度，同時(shí)還可以減少系統(tǒng)所需處理器數(shù)目以及提高系統(tǒng)調(diào)度效率。
　　該論文有圖26幅，表3個(gè)，參考文