基于CPS的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度算法研究.pdf

1、信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical System, CPS)是運(yùn)用3C（Computing、Communication、Control）技術(shù)，集計(jì)算、通信、控制于一體的智能系統(tǒng)，具有多維混雜、海量數(shù)據(jù)、異構(gòu)異質(zhì)和高度協(xié)作等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，CPS更注重對(duì)任務(wù)的實(shí)時(shí)調(diào)度和資源的合理分配，傳統(tǒng)的調(diào)度算法存在任務(wù)優(yōu)先級(jí)設(shè)置單一、資源選擇策略不完善、僅根據(jù)任務(wù)的時(shí)間屬性進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度等問(wèn)題，顯然不能滿足CPS異構(gòu)化、智能化的需求。

2、與此同時(shí)，CPS所要響應(yīng)的任務(wù)類型也是多樣化的。因此，研究基于CPS的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度，對(duì)于提高系統(tǒng)運(yùn)行效率、保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和負(fù)載平衡具有重要意義。為滿足CPS復(fù)雜系統(tǒng)和操作系統(tǒng)的調(diào)度需求，本文提出兩種效率更高的調(diào)度算法。
　　針對(duì)任務(wù)屬性事先已知的CPS復(fù)雜系統(tǒng)，首先采用圖論的思想，用矩陣結(jié)合二分圖的方法構(gòu)建了系統(tǒng)的調(diào)度模型，用有向無(wú)環(huán)圖(Directed acyclic graph, DAG)描述任務(wù)之間的順序約束關(guān)系，在此基礎(chǔ)

3、上提出一種基于關(guān)鍵任務(wù)和處理器選擇參數(shù)的啟發(fā)式任務(wù)調(diào)度算法。仿真實(shí)驗(yàn)采用隨機(jī)生成的任務(wù)圖和采集到的任務(wù)圖集進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的算法降低了任務(wù)圖的調(diào)度長(zhǎng)度并提高了并行執(zhí)行能力。最后，結(jié)合智慧工廠的生產(chǎn)模式給出算法的具體實(shí)例分析。
　　為了解決CPS操作系統(tǒng)中多任務(wù)共享資源的調(diào)度問(wèn)題，對(duì)比分析了傳統(tǒng)的基于優(yōu)先級(jí)的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度算法和相關(guān)調(diào)度機(jī)制后，從理論上給出了基于CPS操作系統(tǒng)的多層次調(diào)度模型，并提出基于貪心策略和時(shí)間閾值的