实时性改善措施.doc

系统实时性的改善措施摘要:对很多嵌入式系统来说,一个设计良好的实时操作系统(RTOS)可以让开发工程师掌握系统执行任何任务或响应任何关键事件的时间,满足系统实时性要求。为了理解RTOS如何通过系统调度策略实现实时性要求,本文介绍了抢占式调度、可抢占的内核、优先级继承和中断处理等概念。关键字:实时性调度优先级一、实时控制系统定义所谓“实时控制系统”,实际上是指控制系统工作时,其各种资源可以根据需要随时进行动态分配。由于各种资源可以进行动态分配,因此其处理事务的能力较强、速度较快。实时控制系统贵在实时,要求在规定的时间内完成某种控制。主要用在工业控制中,实时控制系统中一般任务数是固定的,有硬实时和软实时之分,硬实时要求在规定的时间内必须完成控制,这是在控制系统设计时保证的;软实时则没有那么严,只要按照任务的优先级,尽可能快地完成控制即可。我们通常使用的控制系统在经过一定改变之后就可以变成实时控制系统。实时控制系统是保证在一定时间限制内完成特定功能的控制系统。例如,可以为确保生产线上的机器人能获取某个物体而设计一个控制系统。在“硬”实时控制系统中,如果不能在允许时间内完成使物体可达的计算,控制系统将因错误结束。在“软”实时控制系统中,生产线仍然能继续工作,但产品的输出会因产品不能在允许时间内到达而减慢,这使机器人有短暂的不生产现象。一些实时控制系统是为特定的应用设计的,另一些是通用的。一些通用目的的控制系统称自己为实时控制系统。但某种程度上,大部分通用目的的控制系统,如微软的WindowsNT或IBM的OS/390有实时系统的特征。这就是说,即使一个控制系统不是严格的实时系统,它们也能解决一部分实时应用问题。二、实时控制系统的分类实时控制系统可分为软实时系统和硬实时系统。实时系统对逻辑和时序的要求非常严格,如果逻辑和时序出现偏差将会引起严重后果。实时系统有两种类型:软实时系统和硬实时系统。软实时系统仅要求事件响应是实时的,并不要求限定某一任务必须在多长时间内完成;而在硬实时系统中,不仅要求任务响应要实时,而且要求在规定的时间内完成事件的处理。通常,大多数实时系统是两者的结合。因为采用实时控制系统的意义就在于能够及时处理各种突发的事件,即处理各种中断,因而衡量嵌入式实时控制系统的最主要、最具有代表性的性能指标参数无疑应该是中断响应时间了。中断响应时间通常被定义为:中断响应时间=中断延迟时间+保存CPU状态的时间+该内核的ISR进入函数的执行时间。中断延迟时间=MAX(关中断的最长时间,最长指令时间)+开始执行ISR的第一条指令的时间。三、实时控制系统改善措施对于一个好的控制系统,需要兼顾功能强大,用户易用性,可靠性,实时性,可维护性,很多时候最后的设计是这些要求达成的一个平衡,今天我们讨论如何提高控制系统的实时性。实时分为软实时与硬实时,软实时要求平均响应时间要小于某一个值,硬实时要求最坏响应时间要小于某一个值,很多应用场景任务的实时要求非常高,比如汽车防抱死系统,差10毫秒就是人命关天,时间就是生命。电信中主管网络损坏,需要在50毫秒之内倒换到备份网络之中,否则可能有成千上万个通话中断,损失重大,至于航天系统,实时的重要性要求不言而喻。其他的系统,如手机,太慢了用户感觉肯定不爽,不希望按接电话键2秒钟都没反应,那样对方可能挂机了。提高控制系统的实时性的具体