Schemaläggning Mål –Att förstå den roll som schemaläggning och schemaläggnings-analys spelar för att förutsäga hur realtids-tillämpningar uppfyller sina.

En presentation över ämnet: "Schemaläggning Mål –Att förstå den roll som schemaläggning och schemaläggnings-analys spelar för att förutsäga hur realtids-tillämpningar uppfyller sina."— Presentationens avskrift:

1 Schemaläggning Mål –Att förstå den roll som schemaläggning och schemaläggnings-analys spelar för att förutsäga hur realtids-tillämpningar uppfyller sina deadlines Innehåll –Enkel process-modell –Cyklisk exekvering –Processbaserad schemaläggning –Utnyttjandegrads-baserade schemaläggnings-tester –Svarstids-analys för FPS och EDF –Värsta-fall-exekveringstid –Sporadiska and aperiodiska processer

2 Schemaläggning –Process-system med D < T –Process-växelverkningar, blockering och prioritets- tak-protokoll –En utvidgbar processmodell –Dynamiska system och on-line-analys –Programmering av prioritets-baserade system

3 Schemaläggning I allmänhet erbjuder en schemaläggnings- metod : –En algoritm för att ordna användningen av systemresurser (speciellt CPU:erna) –En möjlighet att förutsäga värsta-fall-uppförandet för systemet när schemaläggnings-algoritmen tillämpas Förutsägelsen kan sedan användas för att bekräfta tidskraven för tillämpningen

4 Enkel process-modell Tillämpningen antas bestå av ett fixt antal processer Alla processer är periodiska, med kända perioder Processerna är fullständigt oberoende av varandra Alla systems overheads, context-switching- tider o.s.v. ignoreras (d.v.s., antas kosta inget)

5 Enkel process-modell Alla processer har en deadline lika med sin period (d.v.s., varje process måste slutföras helt innan den startar igen) Alla processer har en fix värsta-fall- exekverings-tid

6 Standard-beteckningar BCDIJNBCDIJN Värsta-fall-blockeringstid Värsta-fall-beräkningstid (WCET) Deadline Inblandnings (interference)-tid Jitter vid frisläppande (av process) Antal processer i systemet

7 Standard-beteckningar P R T U a-z Prioritet tilldelad processen Värsta-fall-svarstid (response time) Minimum-tid mellan frisläppande av processen (processperiod) Utnyttjandegrad (lika med C/T) Processnamn

8 Processer Process Period,T Beräkningstid,C a 25 10 b 25 8 c 50 5 d 50 4 e 100 2

9 Tidsuppförande för processerna abc Interrupt abd eabc

10 Processbaserad schemaläggning Schemaläggnings-metoder –Fixed-Priority Scheduling (FPS) –Earliest Deadline First (EDF) –Value-Based Scheduling (VBS)

11 Exampel på prioritets-tilldelning Process Period, T Prioritet, P a 25 5 b 60 3 c 42 4 d 105 1 e 75 2

12 Utnyttjandegrads-baserad analys Endast för aktiviteter som uppfyller D=T Ett enkelt tillräckligt men inte nödvändigt schemaläggningstest existerar

13 Utnyttjandegrads-gränser N Utnyttjandegrads-gränser 1 100.0% 2 82.8% 3 78.0% 4 75.7% 5 74.3% 10 71.8% Närmar sig 69.3% asymptotiskt

14 Process Period Beräkningstid Prioritet Utnyttjandegrad T C P U a 50 12 1 0.24 b 40 10 2 0.25 c 30 10 3 0.33 Process-uppsättning A Utnyttjandegraden är 0.82 (82%) Detta är över tröskeln för tre processer (0.78). Följaktligen uppfyller denna process- uppsättning inte utnyttjandegrads-testet.

15 Tidsuppförande, process-uppsättning A 0102030405060 Time Process a b c Process Release Time Process Completion Time Deadline Met Process Completion Time Deadline Missed Executing Preempted

16 Gantt-diagram, process-uppsättning A cbacb 01020304050 Time

17 Process Period Beräkningstid Prioritet Utnyttjandegrad T C P U a 80 32 1 0.400 b 40 5 2 0.125 c 16 4 3 0.250 Process-uppsättning B Den kombinerade utnyttjandegraden är 0.775 Detta är under tröskeln för tre processer (0.78) Följaktligen klarar denna process-uppsättning alla sina deadlines.

18 Process Period Beräkningstid Prioritet Utnyttjandegrad T C P U a 80 40 1 0.50 b 40 10 2 0.25 c 20 5 3 0.25 Process-uppsättning C Den kombinerade utnyttjandegraden är 1.0 Detta är över tröskeln för tre processer (0.78), men denna process-uppsättning klarar alla sina deadlines.

19 Tidsuppförande, process-uppsättning C 0102030405060 Time Process a b c 7080

20 Analys av svarstid(Response-Time) Aktivitet i's värsta-falls svarstid, R, beräknas först och kontrolleras sedan mot dess deadline. I är inblandning (interference) från högre prioriterade aktiviteter R  D ii

21 Process Period Beräkningstid Prioritet T C P a 7 3 3 b 12 3 2 c 20 5 1 Process-uppsättning D

22

23 Process Period Beräkningstid Prioritet Svarstid T C P R a 80 40 1 80 b 40 10 2 15 c 20 5 3 5 Återigen: Process-uppsättning C

24 Den kombinerade utnyttjandegraden är 1.0 Detta är över utnyttjandegrads-tröskeln för tre processer (0.78). Svarstids-analys visar att processen uppfyller alla deadlines RTA är nödvändigt och tillräckligt

25 Svarstids-analys Är tillräckligt och nödvändigt Om processerna uppfyller testet kommer de att uppfylla alla sina deadlines; om de ej uppfyller testet kommer en process, vid körning, missa sin deadline (om inte beräkningstids-uppskattningarna visar sig vara för pessimistiska)

26 Processuppsättningar med D < T För D = T, Rate Monotonic prioritets- ordning är optimal For D < T, Deadline Monotonic prioritets- ordning är optimal

27 Process Period Deadline Beräkningstid Prioritet Svarstid T D C P R a 20 5 3 4 3 b 15 7 3 3 6 c 10 10 4 2 10 d 20 20 3 1 20 D < T, exempel på process-uppsättning

28 Exampel på prioritets-inversion Process a b c d 024681012141618 Executing Executing with Q locked Preempted Executing with V locked Blocked

29 Prioritets-arv Om process p blockerar process q, så kommer q att köras med p 's prioritet a b c d 024681012141618 Process

30 Svarstid och blockering

31 En utvidgbar process-modell Hittills: Deadlines kan vara mindre än perioden (D<T) Sporadiska och aperiodiska processer, liksom periodiska processer, kan understödjas Process-växelverkningar är möjliga. Den resulterande blockeringen tas hänsyn till i svarstids-ekvationerna.

32 Utvidgningar Cooperative Scheduling Release Jitter Arbitrary Deadlines Fault Tolerance Offsets Optimal Priority Assignment

33 Sammanfattning En schemaläggning definierar en algoritm för att dela på resurser, och en möjlighet att förutsäga värsta-fall-uppförandet för en tillämpning, för det sätt den aktuella schemaläggningen delar på resurserna.