基于PTIDES的信息物理系統(tǒng)事件調度算法研究.pdf

1、信息物理系統(tǒng)(Cyber-physical System，CPS)是一種集計算過程、通信過程、物理過程于一體的綜合型系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的分布式嵌入式系統(tǒng)相比，CPS具有網(wǎng)絡開放性以及時空一致性的特征。因此，在對CPS事件進行調度算法的研究時面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。時間可編程分布式嵌入式系統(tǒng)(Programming Temporally-Integrated Distributed Embedded System，PTIDES)提供了一種時間可編程語

2、義，簡稱 PTIDES語義。PTIDES語義可以在開放網(wǎng)絡的環(huán)境下，保證系統(tǒng)的確定性以及系統(tǒng)時間的一致性。因此，結合PTIDES語義對CPS事件進行調度算法的研究具有重大的意義。
　　首先，本文闡述了PTIDES語義在CPS進行事件調度時的起到的關鍵作用，并詳細闡述了 PTIDES語義下事件可安全執(zhí)行判定過程。闡述現(xiàn)有的結合PTIDES語義的CPS事件調度算法：簡單PTIDES調度算法、并行PTIDES調度算法、EDFPTIDES

3、調度算法以及ZSFPTIDES調度算法，分析了它們的優(yōu)缺點。針對ZSFPTIDES調度算法不能滿足CPS事件高并發(fā)性的特點，本文基于PTIDES語義提出了一種混合優(yōu)先級調度算法：MPEDFPTIDES調度算法。該調度算法綜合考慮事件的絕對截止期，剩余執(zhí)行時間以及剩余時間三個參數(shù)確定事件的優(yōu)先級，不但可以滿足CPS事件高并發(fā)性的特點，通過實驗數(shù)據(jù)分析，該調度算法還可以提高事件截止期滿足率。
　　最后，考慮到CPS內部具有周期事件和非

4、周期事件共存的情況，以及各個分布式平臺的 CPU存在發(fā)生故障的可能性。本文提出了一種周期/非周期事件混合容錯調度算法，在對周期事件進行調度時采用傳統(tǒng)RM調度算法，在周期事件執(zhí)行的間隙，對非周期事件進行調度時采用MPEDFPTIDES調度算法，同時采用事件主副版本機制提高系統(tǒng)容錯性能。經(jīng)過實驗分析，該算法適用于CPS的周期非周期事件混合調度，同時還可以減少系統(tǒng)所需處理器數(shù)目以及提高系統(tǒng)調度效率。
　　該論文有圖26幅，表3個，參考文