[发明专利]一种多核处理器上基于划分调度的DAG实时任务间的干扰分析方法

权利要求书

1.一种多核处理器上基于划分调度的DAG实时任务间的干扰分析方法，其特征在于，所述DAG实时任务模型为：

假设在具有m个同构处理器的实时系统中执行由n个相互独立且互相可抢占的DAG任务组成的任务集t＝{t1，t2，…，tn}，系统中共有n个优先级，任务集中任意一个任务ti(1≤i≤n)的优先级定义为f(ti)，其中f(ti)∈{1，2，…，n}；每个任务只有一个优先级并且每个优先级只对应一个任务；如果任务集中任意两个任务ti和tj的优先级分别为x和y，规定当且仅当x＜y时ti的优先级高于tj的优先级；

任务集t中的每个任务ti都是一个有向无环图Gi(Ei，Vi)，其中Vi表示该有向无环图的子任务结合，Ei表示子任务间依赖关系的集合；V_i，j表示任务ti的第j个子任务并且其由2个参数构成C_i，j，P_i，j，其中，C_i，j表示子任务V_i，j最坏情况下执行时间WCET，F_i，j表示V_i，j被分配执行的处理器；

每一个DAG任务都包含3个参数Ci，Ti，Di，其中Ci表示任务ti中所有子任务WCET的总和C_i＝∑C_i，j，Ti表示任务ti实例的最小释放间隔，Di表示任务ti的截止日期；DAG任务中每个子任务都有自己的WCET，所有的子任务都继承该任务的周期和截止期限；使用Ui表示任务ti的利用率，Ui＝Ci/Ti；

定义1：定义任务ti中没有前继子任务的子任务为源子任务，没有后继节点的子任务为终止子任务；

定义2：定义从源子任务到终止子任务的一条通路称为一条路径，用λ_i，k表示任务ti的第k条路径；

定义3：使用path(ti)来表示任务ti中路径的总数；

定义4：如果一个子任务V_i，j和另一个子任务V_i，k之间没有直接连接的边，并且有一条路径同时通过这两个子任务，那么先被通过的是另一个的间接前继子任务，后被通过的是另一个的间接后继子任务；

定义5：定义pr(λ_i，k)表示路径λ_i，k上所有子任务被分配到处理器的集合；

其特征在于，所述方法的实现过程为：

定义6：对于一个DAG任务ti，如果一个子任务V_i，j的后继子任务中有n_f个子任务只有V_i，j作为其前集结点，则称这n_f个子任务为一个RRC并行结构，记做Str；

定义7：用Str_j，r表示任务tj中第r个Str结构，并用numb(Str_j)来表示任务tj中含有Str结构的总数；

定义8：用StrP_j，r(λ_i，k)表示Str_j，r中属于pr(λ_i，k)的处理器集合，并用numb(StrP_j，r(λ_i，k))表示StrP_j，r(λ_i，k)的个数；

定义9：用Min_j，r(λ_i，k)表示StrP_j，r(λ_i，k)上执行Str_j，r所消耗的总时间最少的处理器对应的时间值；

对于DAG任务WCRT的分析，分析该DAG任务中 所有路径的WCRT，并将所有路径的WCRT最大的作为该任务的WCRT，如公式(1)所示

公式(1)中R(λ_i，k)表示路径λ_i，k的WCRT，其计算公式如公式(4)所示：

公式(4)等式右侧第一部分表示路径λ_i，k总的WCET，即一旦一个DAG任务的拓扑结构确定并且每个子任务的执行时间确定，那么该任务内任意路径的len(λ_i，k)就是定值；

右侧第二部分表示表示高优先级任务对路径λ_i，k造成干扰的总和，

右侧第三部分表示I_self(λ_i，k)表示任务ti内部不属于路径λ_i，k且被分配的处理器属于集合pr(λ_i，k)的其他子任务对路径λ_i，k造成干扰的总和；

路径λ_i，kWCRT的上界可用公式(4)计算得到，其中hp(t_i)表示优先级高于ti的任务集合，表示在R(λ_i，k)时间内任务tj最多释放实例个数，I_j(λ_i，k)表示高优先级任务tj对低优先级任务ti的路径λ_i，k造成干扰，用公式(3)计算，

公式(4)是一个迭代公式，每次新的R(λ_i，k)都是根据前一个R(λ_i，k)值计算得到，使用R(λ_i，k)＝len(λ_i，k)作为初始值进行迭代；当前R(λ_i，k)值与前一个比较没有变化时停止迭代，并将当前R(λ_i，k)值作为路径λ_i，k的WCRT；

公式(3)中：W_j^p表示任务tj在处理器p上的负载总和，也就是等式右边第一部分表示任务tj在处理器pr(λ_i，k)上的负载总和，等式右侧第二部分表示RRC并行结构导致处理器并行执行的负载总和的最小值，其中|StrP_j，t|表示StrP_j，t的数量；

利用公式(4)求得当前分析任务t_i的所有路途响应时间，再利用公式(1)得到所有路途响应时间的最大值，将最大值作为该任务最坏情况下响应时间R(t_i)。