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《复旦大学》 2005年
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实时操作系统协同设计中的若干问题研究

邱卫东  
【摘要】:因为实时嵌入式系统的复杂度、性能、短上市时间等要求不断提高,嵌入式软件中的动态实时行为也越来越复杂,而这些动态实时行为常常由实时操作系统(Real-Time Operating System,RTOS)提供实现,所以,需要研究RTOS以适应各种不同领域的应用;另一方面,随着可重配置逻辑技术的发展,现代可重配置器件不但能允许多个硬件模块(硬件任务)同时执行,而且可以在执行时动态配置不同的硬件任务,从而适应了现代嵌入式实时系统的高性能要求和动态任务执行场景。但是传统实时操作系统缺乏对可重配置器件的动态重配置的支持,所以研究RTOS提供对可重配置硬件任务的支持,具有重大意义。本文主要进行几个方面的研究工作: 首先,进行RTOS的系统级模型研究,目的是提高整个设计抽象层次,在设计的早期进行高效的设计空间探索,提出了基于快速样机平台的系统级RTOS建模方法,克服了具体的RTOS与底层的硬件实现关联大,难以抽象的缺陷,系统级RTOS中不但包含典型RTOS主要特性,还包含动态可重配置硬件任务的一些特殊特性,从而使得高层模型完整,进而准确评估系统的实时性能。 第二,在分析软硬件任务本质区别的基础上,本文提出并实现了一种基于统一多任务模型的RTOS,称为SHUM-UCOS。它能够跟踪和管理可重配置资源的使用,通过硬件任务预配置技术,提高了资源利用率和任务并行性。定义了两种标准硬件线程接口,对总线型和星型通信拓扑结构支持。试验表明,SHUM-UCOS能够在提升系统性能的同时,有效缩减从软件实现到硬件实现的迁移时间。 第三,进行了可重配置硬件任务的调度算法研究。为了进行可重配置硬件任务的动态管理,要为硬件任务在可重配置器件上找到合适的配置位置,并且进行配置后才能运行硬件任务。本文提出一种快速动态定位和实时任务调度算法,采用最早最迟开始时间优先、最优化空白区域管理和配置重用的调度原则。实验表明,算法可以显著提高系统的总体性能。 第四,进行了软件任务的调度分析研究。异构分布式系统已被广泛应用在实时嵌入式系统中,软件任务调度问题的目标是要在满足一定的性能指标和优先约束关系的前提下,将可并行执行的任务按适当分配策略确定一种分派和执行顺序,合理分配到各处理机上有序地执行,以达到减少总的执行时间的目的。软件任务调度算法是进行嵌入式系统综合时,确保系统实现性能目标的一个关键问题,这是一个NP-完全问题。现有的算法主要是启发式算法,性能还有待提高。提出了一个新的异构分布式系统的动态BLevel优先(DBLF,Dynamic BLevel
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP316

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【引证文献】
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【参考文献】
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1 邱卫东,陈燕,李洁萍,彭澄廉;一种实时异构嵌入式系统的任务调度算法[J];软件学报;2004年04期
【共引文献】
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3 舒斌;罗仁宇;;基于NiosII的远程温度监控系统[J];成都信息工程学院学报;2008年06期
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1 蒋建春;异构多核嵌入式软件关键问题研究[D];重庆大学;2011年
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1 唐宇翔;嵌入式Internet网络的实时性研究[D];南昌航空大学;2010年
2 沈国新;实时操作系统核心算法的硬件实现[D];山东科技大学;2010年
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10 杜卓奇;RBF在钢铁材质缺陷检测中的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 李岱森,郝学军,晏家丰;面向对象技术在空调负荷计算中的应用[J];北京建筑工程学院学报;1999年02期
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3 孙强,张振华;使用Rhapsody软件框架和UML的实时系统开发[J];单片机与嵌入式系统应用;2003年02期
4 倪红军,赵绍刚,朱美强;基于Rhapsody和VxWorks的自动取款机系统[J];单片机与嵌入式系统应用;2004年01期
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8 李允,罗蕾,熊光泽;面向普适计算的自适应技术研究[J];电子学报;2004年05期
9 尚利宏,熊运鸿;一种基于UML的嵌入式实时应用软件开发环境[J];电子质量;2001年09期
10 吴丽君,张毅刚,姜守达;UML在嵌入式系统设计中的应用[J];哈尔滨工业大学学报;2005年09期
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7 栾静;模型驱动的系统级软硬件协同设计若干关键技术研究[D];华东师范大学;2006年
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7 张琪君;基于面向对象的嵌入式系统软件开发方法研究及其应用[D];山东大学;2006年
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3 ;Design and Research of Video Fire Detection System Based on FPGA[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
4 董雪;费建军;白娇杨;;基于FPGA的智能火灾报警系统的设计与研究[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年
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9 鲁艳;雷维嘉;谢显中;;基于Avalon接口的交织编码技术的FPGA实现[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年
10 许超;肖铁;施柏鑫;;基于FPGA的电子内窥镜视频处理系统[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
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1 海英;赛灵思发布新型FPGA芯片方案[N];人民邮电;2009年
2 ;实现FPGA产品差异化[N];中国电子报;2011年
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4 本报记者 赵艳秋 冯晓伟 冯健;FPGA:市场应用广 门槛需降低[N];中国电子报;2009年
5 本报记者 冯晓伟;FPGA格局难改 新兴企业胜算几何?[N];中国电子报;2009年
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