Tác vụ tuần hoàn và không tuần hoàn ppt

„ Khái niệm „ Tác vụ không tuần hoàn „ Khoảng deadline sớm nhất đầu tiên „ Tác vụ tuần hoàn „ Lập lịch đơn điệu 2 Vũ Quang Dũng... Deadline sớm nhất đầu tiên EDF„ Luật Horn: Cho a là tập

Tác vụ tuần hoàn và

„ Khái niệm

„ Tác vụ không tuần hoàn

„ Khoảng deadline sớm nhất đầu tiên

„ Tác vụ tuần hoàn

„ Lập lịch đơn điệu

2

Vũ Quang Dũng

Sách tham khảo

(paperback), Springer Verlag, December 2005, ISBN: 0387292373

„ G.C Buttazzo: Hard Real-Time Computing

Systems Kluwer Academic Publishers, 1997

„ W Wolf: Computers as Components –

Principles of Embedded System Design Morgan Kaufman Publishers, 2000

„ J Teich: Digitale Hardware/Software Systeme, Springer Verlag, 1997

Theo deadline sớm nhất (EDD)

„ Luật Jackson: Cho một bộ n tác vụ Xử lý theothứ tự của các deadline không giảm là sự tìmgiá trị tối ưu nhỏ nhất của khoảng trễ cực đại

„ Chứng minh:

EDD ví dụ 1

EDD ví dụ 2

Deadline sớm nhất đầu tiên (EDF)

„ Luật Horn: Cho a là tập hợp n tác vụ độc lập vớithời gian đến tùy ý, bất kỳ thuật toán mà tác vụtuân theo, thực thi với deadline tuyệt đối sớm

nhất trong các tác vụ sẵn sàng, thì thuật toán đó

là tối ưu khi tìm cách làm giảm giá trị của độ trễcực đại

„ Chứng minh: Cho mỗi khoảng thời gian [t, t+1) được chứng thực, khi tác vụ thực thụ thực thi làvới deadline tuyệt đối sớm nhất Nếu không phảinhư trên, thì tác vụ với deadline tuyệt đối sớmnhất được thực thi trong khoảng thời gian thaythế Sự hoạt động đó không làm tăng khoảng trễcực đại

EDF tiếp

„ Các đại lượng sử dụng như sau:

…σ(t) – nhận biết tác vụ thực thi trong khoảng

[t, t+1)

…E(t) – nhận biết tác vụ sẵn sàng tại thời gian t,

mà có deadline sớm nhất

…tE(t) – là thời gian (≥ t) mà mỗi khoảng tiếp

theo của tác vụ E(t) bắt đầu thực thi theo sựlập lịch hiện tại

EDF – tiếp

„ Đảm bảo

… Thời gian kết thúc xấu nhất của tác vụ i:

„ Trong đó c k là thời gian thực thi xấu nhất còn lại của tác vụ k.

… Điều kiện đảm bảo EDF:

return(FEASIBLE);

}

EDF – ví dụ

Thuật toán EDF*

„ Vấn đề trong lập lịch với n tác vụ với ép buộc

quyền ưu tiên có thể được giải quyết trong hàm

đa thức về thời gian nếu tác vụ được ưu tiên

„ Thuật toán EDF* xác định sự lập lịch có thể thựchiện được trong trường hợp tồn tại một tác vụ

ép buộc quyền ưu tiên

„ Đảm bảo về sự tồn tại của sự lập lịch đúng đắn

… Tác vụ bắt đầu thực thi không sớm hơn thời gian giải phóng và không sớm hơn thời gian kết thúc của tác

vụ ngay trước đó.

… Tất cả các tác vụ kết thúc sự thực thi trong deadline của nó.

Tác vụ b phụ thuộc vào a: Ja → Jb

„ Giải pháp: di* = min(di, min(dj* - Cj : Ji → Jj))

EDF* - tiếp

„ Thuật toán dành cho giải phóng thời gian:

1 Cho bất kỳ điểm bắt đầu nào của cây ưu tiên ri* = ri

2 Chọn tác vụ j sao cho thời gian giải phóng không thay đổi,

nhưng thời gian giải phóng của tất cả các tác vụ liền trước nó i thay đổi Nếu không tồn tại, thoát khỏi thuật toán.

3 rj* = max(rj, max(ri* + Ci : Ji → Jj))

4 Quay lại bước 2.

„ Thuật toán dành cho deadline

1 Cho bất kỳ điểm cuối nào của cây ưu tiên di* = di

2 Lựa chọn tác vụ i sao cho deadline của nó không thay đổi,

nhưng thời gian giải phóng của tất cả các tác vụ j ngay sau đó thay đổi Nếu không tồn tại, thoát khỏi thuật toán.

3 di* = min(di, min(dj* - Cj : Ji → Jj))

4 Quay lại bước 2.

Mô hình tác vụ tuần hoàn

„ Γ : biểu thị tập hợp tác vụ tuần hoàn

„ τi : biểu thị tác vụ tuần hoàn chung

„ Τi,j : biểu thị trường hợp thứ j của tác vụ I

„ ri,j : biểu thị thời gian giải phóng (release)

„ si,j : biểu thị thời gian bắt đầu (start)

„ fi,j : biểu thị thời gian kết thúc (finish)

„ di,j : deadline tuyệt đối của thời điểm j trong tác

vụ i

„ Φi : pha của tác vụ i

„ Di : deadline tương đối của tác vụ i

Mô hình tác vụ tuần hoàn

„ Giả thuyết sau:

… Thời điểm của tác vụ tuần hoàn được kích hoạt đều đặn tại một khoảng cố định Khoảng Ti giữa hai lần kích hoạt liên tục được gọi là chu kỳ Thời gian giải phóng

ri,j = Φi + (j-1)Ti

… Tất cả các thời điểm đều cùng có WCET Ci

… Tất cả các thời điểm của tác vụ tuần hoàn đều cùng

có một deadline tương đối Di Theo đó deadline tuyệt đối tính theo công thức sau

di,j = Φi + (j-1)Ti + Di

… tiếp

nhau, không có sự ưu tiên và ràng buộc tài

nguyên.

Ví dụ

Rate-monotonic Scheduling (RM)

„ Mệnh đề:

… Tác vụ ưu tiên được gán cho tác vụ trước khi thực thi

và không thay đổi trong thời gian thực thi (phân bố

sự ưu tiên tĩnh)

… RM về bản chất là sự ưu tiên: tác vụ đang thực thi

được ưu tiên bởi tác vụ có độ ưu tiên cao hơn.

… Deadline sẽ bằng chu kỳ Di = Ti

„ Thuật toán: Mỗi một tác vụ được gán cho một

độ ưu tiên Tác vụ với mức đòi hỏi cao hơn (vớichu kỳ ngắn hơn) sẽ có mức ưu tiên cao hơn Tác vụ với mức ưu tiên cao hơn sẽ ngắt các tác

vụ với mức ưu tiên thấp

RM tiếp

„ Tối ưu: RM được tối ưu thông qua sự phân bố mức ưu

tiên cố định mà không có thuật toán về ưu tiên cố định

được lập lịch bởi RM.

„ Phân tích khả năng lập lịch: bộ tác vụ tuần hoàn là có

thể lập lịch với RM nếu (điều kiện đủ)

„ Biểu thức:

biểu thị hệ số sử dụng bộ xử lý U, là phân số của thời

gian xử lý trong quá trình thực thi của tác vụ

Deadline Monotonic Scheduling (DM)

„ Mệnh đề: giống với RM, nhưng

… Deadline có thể nhỏ hơn chu kỳ Ci ≤ Di ≤ Ti

„ Thuật toán: Mỗi một tác vụ được gán với một

mức ưu tiên Tác vụ với deadline nhỏ hơn sẽ cómức ưu tiên cao hơn Tác vụ với mức ưu tiêncao hơn ngắt các tác vụ với mức ưu tiên thấp

„ Phân tích khả năng lập lịch: tập hợp của tác vụtuần hoàn là có thể lập lịch với DM nếu (điều

kiện đủ)

DM tiếp

„ Sự cần và đủ kiểm tra khả năng lập lịch

… Sự đòi hỏi bộ xử lý trong trường hợp xấu nhất xảy ra khi mọi tác vụ được giải phóng cùng một lúc tại các thời điểm có tính quyết định của chúng.

… Cho mỗi tác vụ i, tổng thời gian xử lý của chúng và sự cản trở bởi các tác vụ có mức ưu tiên cao hơn phải nhỏ hơn hoặc bằng Di

… Đo sự cản trở trong trường hợp xấu nhất của tác vụ i

có thể được tính bằng tổng của thời gian xử lý của

mọi tác vụ ở mức độ ưu tiên cao hơn được giải

phóng trước thời gian t, mà theo thứ tự i < j Ù Di < Dj

DM tiếp

„ Thời gian response dài nhất Ri của tác vụ tuần hoàn i được tính bằng tổng thời gian tính toán của nó tại thời điểm có tính quyết định, và sự cản trở bởi tác vụ có mức ưu tiên cao hơn Ri = Ci + Ii

„ Kiểm tra tính lập lịch khả thi cần phải tính toán giá trị nhỏ nhất của Ri cho mọi tác vụ

i với Ri ≤ Di

} return(SCHEDULABLE);

}

DM ví dụ tiếp

DM ví dụ tiếp

di,j = Φi + (j-1) Ti + Di

„ Tối ưu: không tồn tại thuật toán khác có thể lậplịch bởi EDF

Lập lịch EDF

„ Nếu sự sử dụng bộ xử lý U>1, thì không có lậplịch thỏa mãn Tổng thời gian tính toán theo yêucầu trong khoảng T = T1·T2· · ·Tn là

„ Nếu sự sử dụng bộ xử lý U<1, thì sẽ có lập lịchthỏa mãn Giả thiết deadline bị thiếu tại thời gian

t2

Lập lịch EDF tiếp

„ Với khoảng [t1, t2], tổng thời gian tính toán

theo yêu cầu bởi tác vụ tuần hoàn được

giới hạn bởi

„ Deadline bị thiếu tại thời gian t2

Tác vụ tuần hoàn

„ Ví dụ: cho 2 tác vụ, deadline = chu kỳ, U=97%

„ Tác vụ rời rạc: hướng sự kiện, offline theo tác vụ không tuần hoàn với thời gian ép buộc có thể hoàn thành với

sự giả định đúng đắn của môi trường, có thể theo thời gian tới lớn nhất đối với mỗi sự kiện Tác vụ không tuần hoàn xác định bởi khoảng thời gian lớn nhất giữa tác vụ được gọi là rời rạc.

… Tác vụ tuần hoàn không bị ảnh hưởng

… Sự đáp lại của các tác vụ không tuần hoàn có thể ngăn cấm, và không thể gán mức ưu tiên cao hơn tới chúng