[发明专利]一种多处理器系统可调度性验证方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式系统可调度分析技术领域，具体为一种多处理器系统可调度性验证方法。

背景技术

目前的可调度性分析方法包括处理器利用率边界测试、最坏情况响应时间分析和模拟测试，前两种方法通过计算处理器利用率边界或最坏情况响应时间是否满足一定的要求来分析系统中的任务是否可调度，而模拟测试在系统模拟环境下反复运行可能的任务调度序列，动态地测试是否存在不能调度的情况。

由于多处理器片上系统中任务之间常常存在依赖关系，处理器利用率边界测试的可调度条件变得越来越复杂，且通常过于保守，可能会把可调度的情况判定为不可调度。进行最坏情况响应时间分析时，多处理器系统中影响任务响应时间的因素变得越来越多且更复杂，导致时间计算不精确。而模拟测试方法中任务调度的序列的覆盖率不可能达到100％，不具有完备性，若没有出现不能调度的情况，只能说明用于测试的任务序列都可调度而不能保证系统在实际执行时不发生错误。

使用模型检测技术进行可调度性分析，一旦模型检测的结果为任务都可以在其截止时间前可调度，则系统在运行时一定可满足实时要求，弥补了传统方法不完备的缺点。为了验证系统设计的实时正确性，如果对每个实际系统都手工建立模型进行可调度性验证，不仅过程繁琐，且模型不可重复利用。而且，现有的模型检测工具和技术都要求使用者了解形式化的语言，才能对验证系统进行描述，建模困难问题给模型检测的广泛应用带来一定阻碍。现有的模型抽象和建模方法，根据研究者的不同思路，不同文献提出的多处理器系统实时任务可调度性分析模型中存在一些局限性，例如：有的模型中只支持的隐式截止时间的任务，即任务截止时间默认等于其周期；有的模型不支持任务依赖关系，或只支持一对一的任务依赖关系，有的模型将任务之间的依赖传递也作为任务处理；模型结构不清晰，调度策略不易扩展。此外，有的方法不支持生成不可调度时的反例，模型检测的验证结果无法反馈。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种多处理器系统可调度性验证方法，弥补传统分析方法计算复杂，适用范围受限的缺陷，同时改善现有基于模型检测的可调度性分析方法对任务依赖的支持度不高、模型结构杂乱导致的对系统的规模支持不足等问题。

技术方法如下：

一种多处理器系统可调度性验证方法，包括：

采用模型检测工具UPPAAL对可调度性分析问题中的应用程序、运行平台、调度管理分别建立模型，形成可调度性分析模型；

采用时间计算树逻辑TCTL描述系统可调度性的性质；

采用模型检测工具UPPAAL完成对可调度性分析模型和性质的验证，获得验证结果：

若性质满足，则表示系统任务可调度；

若性质不满足，则对生成的反例进行分析和解释。

进一步的，建立所述可调度性分析模型具体包括：

所述应用程序包含任务、任务间依赖关系；对任务建立用于保存任务属性的数据结构和表示任务状态的任务模型；对任务间依赖关系建立模型，具体为用一个静态矩阵表示原始任务间的依赖关系，用一个动态矩阵保存当前时刻任务的运行状态，通过比较两个矩阵中的对应项获取当前时刻任务所依赖的任务的运行状态；

所述运行平台包括处理器和总线；建立处理器模型：处理器用一个队列表示，在队列中保存等待处理器的任务的编号；建立总线模型，当运行在不同处理器上的任务存在依赖关系时，通过总线模型传输消息；

所述调度管理包括调度器和调度策略，建立调度器模型和调度策略模型；调度器将处理器和对应的调度策略相关联，调度策略用于实现调度算法；当有新任务请求处理器时，调度器用对应的调度策略将任务编号插入到处理器队列中相应的位置。

跟进一步的，所述任务属性包括任务编号、时间偏移、最好和最坏执行时间、截止时间、周期及其映射到的处理器编号。

更进一步的，还包括建立依赖管理器模型，用于完成对所述动态矩阵的更新操作。

本发明的有益效果是：本发明实现可调度性分析验证流程的自动化，解决了现有方法计算复杂，适用范围受限的问题，同时改善现有方法模型对任务依赖的支持度不高，模型结构杂乱导致的对系统的规模支持不足等问题，还可以对模型检测验证结果进一步解释和分析，向用户展示分析后的检测结果，且具有良好的扩展性和验证效率，降低了分析成本。

附图说明

图1为本发明多处理器系统可调度性验证方法的流程框图。

图2为本发明多处理器系统可调度性验证方法中的任务模型。