多核系统中实时调度策略的设计与分析技术的研究

随着应用需求的提升，实时系统日益复杂，因此对系统性能提出了越来越高的要求。由多核处理器组成的多核系统在性能上具有非常好的规模伸缩性，因此得到了实时嵌入式领域的广泛关注。多核系统通常采用共享Cache和通信总线的设计，多个核心上的任务对这些共享资源的细粒度访问造成了系统时间行为的复杂性和不可预测性，给实时系统的时间特性的分析带来了巨大挑战。本项目将针对主流多核系统的结构特点，研究Cache敏感的多核实时调度策略，以及通信资源敏感的多核实时调度策略，研究基于共享Cache的程序最坏情况执行时间分析技术，最后设计实现一个多核实时调度原型系统及其配套的分析工具。通过上述工作达到"在尽量少的损失多核系统平均性能的前提下，系统的时间可预测性得到充分保证"的最终目标，为多核系统在实时系统中的应用突破一些技术瓶颈。

随着多核处理器的飞速发展，越来越多的嵌入式实时系统设计者选择多核处理器作为硬件平台，以满足各类应用不断增长的高性能与低功耗的需求。更高质量和更高效率的多核处理器实时调度技术已成为这一发展趋势的迫切需要。在过去的四十年中，面向单核处理器的实时调度技术已经发展得比较成熟。相比之下，面向多核并行体系结构的实时调度，无论从理论方面还是系统实现方面依然面临着巨大挑战。基于这一背景，本项目研究面向多核体系结构的实时调度技术，旨在突破多处理机或多核实时调度中的一些重要的理论和关键技术，并解决在多核平台上构建实时系统的实际挑战。.本项目研究面向多核体系结构的实时调度技术，研究内容包括：多处理机调度中全局调度和划分（及准划分）调度算法中的一些新理论研究，提高多处理机系统的平均实时性能的调度技术研究，Cache敏感的多核实时调度策略，通信资源敏感的多核实时调度策略，以及基于共享Cache的程序最坏情况执行时间分析技术，并在此基础上设计实现一个多核实时调度原型系统及其配套的分析工具。本项目的研究成果为面向多核处理器的实时系统的设计与分析提供了重要的理论依据，并对解决在多核系统上部署实时系统的实际问题具有很好的参考价值。.三年来，我们针对上述目标，跟随该领域的发展进行了相关研究工作，在基于准划分策略的固定优先级多核实时调度、不可抢占的固定优先级全局调度、面向混合关键性任务的实时调度、实时任务的节能调度、结合模型检测技术和抽象解释技术的多核处理器WCET分析、基于剪枝技术的WCET分析技术、实时操作系统WCET分析、共享存储敏感的实时调度分析等方面取得了大量研究成果，在包括该领域顶级会议的国际、国内学术会议和期刊上发表论文30余篇，2篇文章获得该领域顶级会议(RTSS2010, RTAS2010)最佳论文提名，获得一项辽宁省技术发明一等奖，培养博士生4名，硕士生19名，先后派7人去境外访学、交流或参加国际会议。