Xấp xỉ hóa thời gian phản ứng và kiểm định khả năng lập lịch của một hệ thống thời gian thực trường hợp kì hạn ràng buộc sử dụng biểu đồ xấp xỉ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VĂN TẬP XẤP XỈ HÓA THỜI GIAN PHẢN ỨNG VÀ KIỂM ĐỊNH KHẢ NĂNG LẬP LỊCH CỦA MỘT HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC TRƯỜNG HỢP KÌ HẠN RÀNG BUỘC SỬ DỤNG BIỂU ĐỒ XẤP XỈ Chuyên ngành : Công Nghệ Phần Mềm Mã số : 60 48 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Huyền Châu Hà nội – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ NGUYỄN VĂN TẬP XẤP XỈ HĨA THỜI GIAN PHẢN ỨNG VÀ KIỂM ĐỊNH KHẢ NĂNG LẬP LỊCH CỦA MỘT HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC TRƯỜNG HỢP KÌ HẠN RÀNG BUỘC SỬ DỤNG BIỂU ĐỒ XẤP XỈ LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà nội – 2013 I LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, xin cảm ơn gia đình tơi ln động viên, giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Dƣới hƣớng dẫn TS.Nguyễn Thị Huyền Châu, hoàn thành nhiệm vụ đề luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS.Nguyễn Thị Huyền Châu, ngƣời tận tình hƣớng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Bộ môn Công Nghệ Phần Mềm, Khoa Công Nghệ Thơng Tin, Phịng Đào tạo Sau Đại Học Nghiên cứu khoa học, Trƣờng Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành khóa học Đồng thời, xin cảm ơn bạn bè, ngƣời khuyến khích giúp đỡ tơi hồn cảnh Tôi xin cảm ơn quan đồng nghiệp tạo điều kiện cho suốt trình học tập làm luận văn Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2013 Học viên Nguyễn Văn Tập I II LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kiến thức trình bày luận văn tơi tìm hiểu, nghiên cứu trình bày lại theo cách hiểu tơi Trong q trình làm luận văn tơi có tham khảo tài liệu có liên quan ghi rõ nguồn tài liệu tham khảo Các số liệu luận văn trung thực Những kết luận văn chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2013 Học viên Nguyễn Văn Tập II III MỤC LỤC Mở đầu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC 1.1 Hệ thống thời gian thực (Hệ thời gian thực) 1.1.1 Khái niệm hệ thời gian thực 1.1.2 Các đặc điểm hệ thời gian thực 1.1.3 Phân loại hệ thời gian thực 1.1.4 Kiểm định khả lập lịch hệ thời gian thực 1.2 Nhiệm vụ thời gian thực 1.2.1 Khái niệm nhiệm vụ thời gian thực 1.2.2 Các thuộc tính nhiệm vụ thời gian thực 1.2.2.1 Các thuộc tính 1.2.2.2 Các thuộc tính dẫn xuất 1.2.3 Phân loại nhiệm vụ thời gian thực CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP KIỂM ĐỊNH SỬ DỤNG ĐỘ ƢU TIÊN TĨNH 2.1 Độ ƣu tiên nhiệm vụ 2.2 Các phƣơng pháp gán độ ƣu tiên cho nhiệm vụ 2.2.1 Phƣơng pháp gán độ ƣu tiên tĩnh 2.2.2 Phƣơng pháp gán độ ƣu tiên động 2.3 Các phƣơng pháp kiểm định xác khả lập lịch hệ thời gian thực 2.3.1 Một số khái niệm quan trọng 2.3.2 Phƣơng pháp kiểm định dựa phân tích yêu cầu vi xử lí 10 2.3.3 Phƣơng pháp kiểm định dựa phân tích thời gian phản ứng 15 III IV CHƢƠNG 3: SỬ DỤNG BIỂU ĐỒ XẤP XỈ ĐỂ KIỂM ĐỊNH KHẢ NĂNG LẬP LỊCH VÀ TÍNH XẤP XỈ THỜI GIAN PHẢN ỨNG CỦA CÁC NHIỆM VỤ CHO HỆ VỚI KÌ HẠN RÀNG BUỘC 17 3.1 Sử dụng Biểu đồ xấp xỉ để kiểm định khả lập lịch hệ thời gian thực 17 3.1.1 Kiểm định theo phƣơng pháp Fisher 18 3.1.2 Kiểm định theo phƣơng pháp Nguyen Thi Huyen Chau 20 3.1.3 Xấp xỉ hóa thời gian phản ứng 24 3.1.4 Đánh giá độ phức tạp 26 3.2 Phƣơng pháp kiểm định dựa cận thời gian phản ứng Bini and Baruah 28 CHƢƠNG 4: MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ BIỂU ĐỒ XẤP XỈ 31 4.1Những đại lƣợng dùng chƣơng trình 31 4.2 Kĩ thuật mô 32 4.3 Chƣơng trình mô 33 4.4 Kết đạt đƣợc 35 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN 41 5.1 Xuất xứ toán 41 5.2 Kết đạt đƣợc 41 5.3 Ý nghĩa khả ứng dụng Biểu đồ xấp xỉ 42 5.4 Hƣớng nghiên cứu 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 IV V DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Minh họa số thuộc tính nhiệm vụ Hình 2.1: Đồ thị hàm RBF 11 Hình 2.2: Hàm Wi(t) hàm y = t 12 Hình 3.1: Hàm   i ,t  với k =4 18 Hình 4.1: Saiso phƣơng pháp nhóm theo n 36 Hình 4.2: Tiso phƣơng pháp nhóm theo n 37 Hình 4.3: Saiso phƣơng pháp nhóm theo U 38 Hình 4.4: Tiso phƣơng pháp nhóm theo U 39 V MỞ ĐẦU Ngày nay, hệ thống thời gian thực ngày đóng vai trị quan trọng xã hội Chúng đƣợc ứng dụng lĩnh vực quan trọng nhƣ quốc phịng, viễn thơng, điều khiển hàng khơng, tự động hóa cơng nghiệp… Trong hệ thống nhiệm vụ đƣợc sản sinh cách động thời gian chạy mà dự đoán trƣớc đƣợc Việc chấp nhận hay từ chối nhiệm vụ sinh phụ thuộc vào tính lập lịch đƣợc hay không hệ thống sau thêm nhiệm vụ Nếu nhiệm vụ đƣợc sinh mà hệ thống lập lịch đƣợc nhiệm vụ đƣợc chấp nhận ngƣợc lại Hai phƣơng pháp kiểm định xác khả lập lịch hệ thời gian thực với độ ƣu tiên tĩnh thƣờng đƣợc sử dụng phƣơng pháp RTA (Response Time Analysis) phƣơng pháp PDA (Processor Demand Analysis) Cả hai phƣơng pháp có độ phức tạp giả đa thức ngƣời ta chƣa tìm thấy phƣơng pháp kiểm định xác có độ phức tạp đa thức Việc tìm phƣơng pháp kiểm định giảm đƣợc độ phức tạp thuật toán trở thành vấn để đƣợc quan tâm Trong bối cảnh nhƣ vậy, phƣơng pháp kiểm định xấp xỉ đƣợc tính đến nhƣ giải pháp Trong phƣơng pháp kiểm định xấp xỉ việc sử dụng Biểu đồ xấp xỉ để kiểm định khả lập lịch nhƣ tính xấp xỉ thời gian phản ứng cho nhiệm vụ hệ thời gian thực cho ta độ phức tạp đa thức, độ phức tạp mà ta mong muốn Chính lí đó, tơi định chọn đề tài Xấp xỉ hóa thời gian phản ứng kiểm định khả lập lịch hệ thống thời gian thực trƣờng hợp kì hạn ràng buộc sử dụng Biểu đồ xấp xỉ Trong đề tài này, hƣớng đến xây dựng phƣơng pháp kiểm định tính lập lịch nhƣ tính xấp xỉ thời gian phản ứng cho nhiệm vụ hệ thời gian thực với độ ƣu tiên tĩnh dựa kỹ thuật Biểu đồ xấp xỉ Kĩ thuật Biểu đồ xấp xỉ sử dụng thuật tốn có độ phức tạp đa thức cung cấp kết “xấp xỉ” thời gian phản ứng nhƣ khả lập lịch nhiệm vụ hệ thống Độ xác Biểu đồ xấp xỉ đƣợc đánh giá thơng qua việc so sánh kết có đƣợc với kết có đƣợc từ phƣơng pháp kiểm định xấp xỉ hiệu khác phƣơng pháp kiểm định dựa cận thời gian phản ứng Bini and Baruah Đề tài đƣợc áp dụng cho lớp hệ thời gian thực với kỳ hạn ràng buộc độ ƣu tiên tĩnh Nội dung đề tài : Chương 1: Tổng quan hệ thời gian thực Trình bày lí thuyết hệ thời gian thực khái niệm hệ thời gian thực Chương 2: Các phương pháp kiểm định sử dụng độ ưu tiên tĩnh Trình bày khái niệm kiểm định sử dụng độ ƣu tiên tĩnh Các thuật toán kiểm định sử dụng độ ƣu tiên tĩnh Phƣơng pháp kiểm định dựa phân tích thời gian phản ứng (RTA) phƣơng pháp kiểm định dựa phân tích yêu cầu vi xử lí (PDA) Chương 3: Sử dụng Biểu đồ xấp xỉ để kiểm định khả lập lịch tính xấp xỉ thời gian phản ứng nhiệm vụ cho hệ với kì hạn ràng buộc Xây dựng phƣơng pháp kiểm định tính lập lịch tính xấp xỉ thời gian phản ứng nhiệm vụ nhờ sử dụng Biểu đồ xấp xỉ cho hệ trƣờng hợp kỳ hạn ràng buộc Chương 4: Mô đánh giá Biểu Đồ Xấp Xỉ Xây dựng mô để đánh giá Biểu đồ xấp xỉ cách so sánh kết thu đƣợc với kết có đƣợc từ phƣơng pháp kiểm định xấp xỉ Bini and Baruah Chương 5: Kết luận return r ; } Else { f=false; return 0; } Phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah phƣơng pháp kiểm định khả lập lịch cho hệ thời gian thực hiệu có độ phức tạp đa thức[10] 30 CHƢƠNG 4: MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ BIỂU ĐỒ XẤP XỈ 4.1 Những đại lƣợng dùng chƣơng trình Việc sử dụng Biểu đồ xấp xỉ để kiểm định khả lập lịch hệ thời gian thực cho ta độ phức tạp chấp nhận đƣợc Khi sử dụng Biểu đồ xấp xỉ độ xác tin cậy mức độ nào? Để trả lời câu hỏi đó, chƣơng trình mơ đƣợc xây dựng để đánh giá mặt Trong chƣơng trình mơ phỏng, đại lƣợng sau đƣợc sử dụng: Tiso: Đại lƣợng cho ta thấy khác biệt kết Biểu đồ xấp xỉ (Phƣơng pháp Bini and Baruah) với phƣơng pháp kiểm định xác Đại lƣợng đƣợc tính tỉ số số nhiệm vụ đƣợc kết luận lập lịch đƣợc theo Biểu đồ xấp xỉ (Phƣơng pháp Bini and Baruah) với số nhiệm vụ đƣợc kết luận lập lịch đƣợc theo phƣơng pháp kiểm định xác Nếu số nhiệm vụ lập lịch đƣợc theo Biểu đồ xấp xỉ (Phƣơng pháp Bini and Baruah) số nhiệm vụ lập lịch đƣợc theo phƣơng pháp kiểm định xác sát giá trị xấp xỉ = r_i: Đại lƣợng cho ta sai số tƣơng đối thời gian phản ứng xấp xỉ thời gian phản ứng xác nhiệm vụ đƣợc tính cơng thức: r _i  rt _ xx  rt rt Trong rt_xx thời gian phản ứng xấp xỉ theo Biểu đồ xấp xỉ (Phƣơng pháp Bini and Baruah), rt thời gian phản ứng xác nhiệm vụ Saiso: giá trị trung bình sai số tƣơng đối thời gian phản ứng xấp xỉ theo Biểu đồ xấp xỉ (Phƣơng pháp Bini and Baruah) với thời gian phản ứng xác Giá trị đƣợc tính trung bình cộng tất r_i tất nhiệm vụ lập lịch đƣợc theo Biểu đồ xấp xỉ (Phƣơng pháp Bini and Baruah) 31 4.2 Kỹ thuật mô sử dụng chƣơng trình [9] Để đảm bảo tham số đầu vào nhiệm vụ hoàn toàn ngẫu nhiên khách quan, chƣơng trình sử dụng kỹ thuật Ufitting Trong chƣơng trình kỹ thuật Ufitting đƣợc sử dụng để sinh ui cho nhiệm vụ vkhi biết hệ số U hệ  Cách thực Thuật toán đƣợc sử dụng để sinh thành phần ui ngẫu nhiên hệ thời gian thực có hệ số sử dụng U cho trƣớc Để làm đƣợc việc trƣớc tiên ta gán biến uplimit = U Các ui đƣợc sinh cách lấy uplimit nhân với số thực ngẫu nhiên đảm bảo tổng ui U  Thuật toán - Đầu vào: n, U - Đầu ra: Các hệ số ui nhiệm vụ hệ thống - Mã lệnh: uplimit=U; For i= 1; n-1; u[i]= ran*uplimit; uplimit=uplimit-u[i]; End; u[n]=uplimit; Hàm ran*Uplimit tạo số thực ngẫu nhiên [0, Uplimit]  Độ phức tạp thuật toán Thuật toán Ufitting đƣợc chứng minh có độ phức tạp đa thức [9]  Ƣu điểm: Thuật tốn có ƣu điểm tạo đƣợc giá trị ngẫu nhiên cho ui có tổng U thuật tốn có độ phức tạp đa thức 32 4.3 Chƣơng trình mơ Trong chƣơng trình mơ đại lƣợng đƣợc sinh ngẫu nhiên [11] để đánh giá Biểu đồ xấp xỉ Các kỹ thuật mô đƣợc sử dụng để tạo giá trị ngẫu nhiên Tập nhiệm vụ trƣờng hợp kỳ hạn ràng buộc với thông số đƣợc sinh hoàn toàn ngẫu nhiên Giá trị U đƣợc sử dụng để sinh ui từ ui sinh Ci biết chu kỳ Ti Giá trị U biến thiên khoảng từ 0.1 tới bƣớc nhảy 0.1 Tức U nhận giá trị 0.1, 0.2 Chu kỳ đƣợc sinh ngẫu nhiên khoảng từ tới MaxT Kì hạn nhiệm vụ đƣợc sinh ngẫu nhiên đảm bảo kì hạn ≤ chu kỳ Trong chƣơng trình hệ số k biến thiên khoảng từ đến MaxK với bƣớc nhảy Giá trị MaxK thay đổi để đánh giá Biểu đồ xấp xỉ Với thông số đầu vào đƣợc sinh ngẫu nhiên, chƣơng trình chạy lặp lặp lại 200 lần ta kết khách quan  Các thành phần chƣơng trình mô  Đầu vào: Các giá trị U, n, k  Đầu ra: - Sinh hệ với nhiệm vụ có kỳ hạn ràng buộc in file Thongso.txt tham số đầu vào gồm : He, task, n, U, k, i , u_i, C_i, D_i, T_i - Tính tốn thơng tin lập lịch hệ in file Ketqua.txt với thông số: He, task, n, U, k, i, R_i, R_imu, f, fmu, r_i - In file Loi.txt nhiệm vụ mà có thời gian phản ứng R_i = với thông số: He, task, n, U, i , R_i, f - In file Gopnhom.txt kết gộp nhóm theo thơng số đầu vào Thông số Gopnhom.txt gồm: n (U), Saiso,Tiso Tùy thuộc vào yêu cầu mà ta nhóm theo n, theo U 33 - In file cantren.txt kết gộp nhóm theo thơng số đầu vào bao gồm n (U), Saiso, Tiso Tùy thuộc vào yêu cầu mà ta nhóm theo n theo U Trong đó: - He: Cho ta số hệ ví dụ nhƣ he 1, he - task: Cho ta số nhiệm vụ hệ - u_i, C_i, D_i, T_i: Là thông số nhiệm vụ - R_i, R_imu: Là thời gian phản ứng xác thời gian phản ứng xấp xỉ - f, fmu : Cho biết khả lập lịch nhiệm vụ theo phƣơng pháp xác Biểu đồ xấp xỉ - r_i: Sai số tƣơng đối thời gian phản ứng nhiệm vụ  Các hàm sử dụng chƣơng trình Trong chƣơng trình số hàm sau đƣợc xây dựng:  Hàm RBF (Các thơng số): Hàm hàm RBF trình bày luận văn  Hàm RBF_mu(Các thơng số): Hàm hàm xấp xỉ đƣợc xây dựng theo hệ số k từ hàm RBF Trong chƣơng trình hàm đƣợc xây dựng theo [7]  Hàm W(Các thơng số): Trong hàm W có nhận đối số trỏ hàm Tùy vào hàm nhập vào mà cho ta giá trị tƣơng ứng hàm W  (trong Biểu đồ xấp xỉ) (trong PDA) hàm W  Hàm RT(Các thông số): Trả thời gian phản ứng lớn nhiệm vụ  Hàm RT_mu(Các thông số): Trả cận xấp xỉ thời gian phản ứng nhiệm vụ theo Biểu đồ xấp xỉ  Hàm ct (các thông số): Trả cận xấp xỉ thời gian phản ứng nhiệm vụ theo phƣơng pháp Bini and Baruah 34  Hàm SinhS_mu(Các thông số): Trả tập điểm lập lịch theo Biểu đồ xấp xỉ Trong luận văn tập điểm lập lịch đƣợc tính theo[7]  Hàm Ufitting(Các thơng số ): Hàm sử dụng để sinh ngẫu nhiên hệ số ui cho nhiệm vụ biết U  Hàm SinhC, SinhD, SinhT: Tạo giá trị C, D, T ngẫu nhiên cho nhiệm vụ  Ngoài chƣơng trình cịn sử dụng hàm phục vụ cho việc tính tốn hiệu chỉnh nhƣ hàm xếp, hàm tạo số ngẫu nhiên, hàm loại bỏ phần tử dƣ thừa tập S_imu  Tiến trình thực chƣơng trình Với tham số đầu vào n,U, k đƣợc nhập vào thơng qua vịng lặp thơng số nhiệm vụ đƣợc sinh hồn tồn ngẫu nhiên thơng qua việc gọi tới hàm chƣơng trình: - Hàm Ufitting( ) - Hàm SinhT( ) - Hàm SinhC( ) - Hàm SinhD ( ) - Sắp xếp lại thông số - Gọi hàm tính tốn Các thơng số tính tốn đƣợc đƣợc in vào vào file Thongso.txt Kết thu đƣợc đƣợc ghi vào file Ketqua.txt Việc gộp nhóm kết đƣợc ghi vào file Gopnhom.txt Trong chƣơng trình phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah việc gộp nhóm kết đƣợc ghi vào file cantren.txt 4.4 Kết đạt đƣợc Với liệu đầu vào tham số nhiệm vụ đƣợc nhập tự động qua vịng lặp, thơng số nhiệm vụ đƣợc sinh hồn tồn ngẫu nhiên, chƣơng trình tiến hành tính tốn ghi lại kết tiến hành đánh giá kết 35 có đƣợc Biểu đồ xấp xỉ với kết có đƣợc từ phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah Kết gộp nhóm Biểu đồ xấp xỉ đƣợc lấy file Gopnhom.txt Kết gộp nhóm phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah đƣợc lấy file file cantren.txt Luận văn tiến hành đánh giá so sánh kết hai phƣơng diện sai số tƣơng đối thời gian phản ứng độ xác hai phƣơng pháp Hình 4.1: Saiso phƣơng pháp nhóm theo n Hình 4.1 cho ta giá trị Saiso tƣơng ứng Biểu đồ xấp xỉ phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah nhóm theo n Nhìn vào đồ thị ta thấy n tăng từ 10 đến 100 giá trị Saiso Biểu đồ xấp xỉ thấp so với giá trị có đƣợc theo phƣơng pháp Bini and Baruah Giá trị Saiso theo Biểu đồ xấp xỉ có xu hƣớng giảm dần sát với giá trị giá trị lại có xu hƣớng tăng theo phƣơng pháp Bini and Baruah ngƣỡng 20% Điều cho thấy việc lựa chọn Biểu đồ xấp xỉ để kiểm định giải pháp tốt 36 Hình 4.2: Tiso phƣơng pháp nhóm theo n Hình 4.2 cho ta thấy giá trị Tiso nhóm theo n phƣơng pháp Nhìn vào đồ thị ta thấy giá trị Tiso theo Biểu đồ xấp xỉ cao so với phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah Giá trị Tiso theo Biểu đồ xấp xỉ tƣơng đối ổn định sát với 100% giá trị lại có xu hƣớng giảm dần thực theo phƣơng pháp phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah ngƣỡng khoảng 80% Kết có đƣợc Biểu đồ xấp xỉ tƣơng đối tốt 37 Hình 4.3: Saiso phƣơng pháp nhóm theo U Hình 4.3 cho ta giá trị Saiso tƣơng ứng Biểu đồ xấp xỉ phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah nhóm theo U Nhìn vào đồ thị ta thấy giá trị Saiso theo Biểu đồ xấp xỉ thấp so với giá trị có đƣợc từ phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah Giá trị Saiso Biểu đồ xấp xỉ có xu hƣớng giảm dần sát với giá trị U nhận giá trị từ 0.6 trở Trƣớc giá trị Biểu đồ xấp xỉ mức < 6% giá trị theo phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah có xu hƣớng tăng nhanh U nhận giá trị từ 0.1 đến 0.6 đạt cực đại U = 0.6 36% sau giá trị có xu hƣớng giảm dần Với kết Biểu đồ xấp xỉ lựa chọn tốt cho kiểm định khả lập lịch hệ thời gian thực Hình 4.4: Tiso phƣơng pháp nhóm theo U Hình 4.14 cho ta thấy giá trị Tiso nhóm theo U phƣơng pháp Nhìn vào đồ thị ta thấy U nhận giá trị từ 0.1 đến 0.5 giá trị Tiso phƣơng pháp gần nhƣ gần nhƣ = 100% Khi U nhận giá trị từ 0.5 đến có khác biệt rõ rệt giá trị Tiso theo phƣơng pháp Cụ thể là, giá trị Tiso 38 theo Biểu đồ xấp xỉ có xu hƣớng giảm chậm > 90%, phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah lại giảm nhanh xuống khoảng 42% U = 0.8 sau có xu hƣớng tăng trở lại U nhận giá trị từ 0.8 đến Nhƣ vậy, qua việc đánh giá kết thu đƣợc việc sử dụng Biểu đồ xấp xỉ để kiểm định khả lập lịch nhƣ tính xấp xỉ hóa thời gian phản ứng cho hệ thời gian thực trƣờng hợp kỳ hạn ràng buộc, luận văn rút số kết luận sau: Việc sử dụng Biểu đồ xấp xỉ để kiểm định khả lập lịch nhƣ tính xấp xỉ thời gian phản ứng cho hệ thời gian thực trƣờng hợp kỳ hạn ràng buộc phƣơng pháp kiểm định áp dụng rộng dãi ngồi ƣu điểm mặt lí thuyết nhƣ trình bày Biểu đồ xấp xỉ cịn có ƣu điểm mặt thực nghiệm thơng qua chƣơng trình mơ cụ thể nhƣ sau: - Sai số tƣơng đối Biểu đồ xấp xỉ so với phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah thấp giá trị tƣơng đối ổn định nhóm theo n theo U - Độ xác Biểu đồ xấp xỉ so với phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah cao Giá trị theo Biểu đồ xấp xỉ tƣơng đối ổn định nhóm theo n theo U 39 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Xuất xứ toán Bài toán xuất phát từ thực tế ngày hệ thời gian thực đóng vai trị quan trọng sống ứng dụng nhiều lĩnh vực nhƣ quan trọng nhƣ Quốc phịng, Viễn thơng, Kiểm sốt khơng lƣu .Một vấn đề đƣợc đặt phải kiểm tra xem hệ thống với nhiệm vụ có lập lịch đƣợc hay khơng ? Để giải tốn hai phƣơng pháp kiểm định xác khả lập lịch hệ thời gian thực thƣờng đƣợc sử dụng phƣơng pháp kiểm định dựa vào phân tích yêu cầu vi xử lí (PDA) kiểm định dựa phân tích thời gian phản ứng (RTA) Tuy nhiên, phƣơng pháp PDA RTA có độ phức tạp giả đa thức chƣa có phƣơng pháp kiểm định xác có độ phức tạp đa thức đƣợc tìm thấy Chính vậy, u cầu đƣợc đặt phải tìm phƣơng pháp kiểm định cho ta độ phức tạp chấp nhận đƣợc Việc giảm độ phức tạp tiết kiệm đƣợc nhiều thời gian, công sức nhƣ chi phí số lƣợng nhiệm vụ hệ thống nhiều 40 Trong bối cảnh nhƣ vậy, kiểm định việc sử dụng phƣơng pháp xấp xỉ cho ta độ phức tạp chấp nhận đƣợc Trong phƣơng pháp kiểm định xấp xỉ việc sử dụng Biểu đồ xấp xỉ đáp ứng đƣợc hai yêu cầu đặt cho ta kết khả lập lịch đƣợc hay không hệ thời gian thực giảm đƣợc độ phức tạp thuật toán kiểm định Tuy nhiên, sử dụng biều đồ xấp xỉ để kiểm định ta phải chấp nhận sai khác so với phƣơng pháp kiểm định xác Các mơ chứng tỏ sai khác chấp nhận đƣợc 5.2 Kết đạt đƣợc Từ việc nghiên cứu Biểu đồ xấp xỉ cho việc kiểm định khả lập lịch hệ thời gian thực, luận văn rút đƣợc số kết nhƣ sau: - Về mặt lí thuyết, Biểu đồ xấp xỉ phƣơng pháp kiểm định hiệu cho hệ thời gian thực có độ phức tạp đa thức có độ xác cao Việc sử dụng Biểu đồ xấp xỉ giảm đƣợc độ phức tạp thuật toán kiểm định nhƣng bù lại ta phải chấp nhận sai số so với phƣơng pháp kiểm định xác Tuy nhiên, sai số chấp nhận đƣợc - Về mặt thực nghiệm kết có đƣợc từ Biểu đồ xấp xỉ đƣợc so sánh với kết có đƣợc từ phƣơng pháp kiểm định xấp xỉ hiệu phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah Việc so sánh cho thấy việc sử dụng Biểu đồ xấp xỉ để kiểm định khả lập lịch cho hệ thời gian thực tốt so với phƣơng pháp Bini and Baruah 5.3 Ý nghĩa khả ứng dụng Biểu đồ xấp xỉ Kiểm định tính lập lịch hệ thời gian thực Biểu đồ xấp xỉ phƣơng pháp kiểm định mà tƣ tƣởng chủ đạo giảm số lƣợng điểm cần xét trình kiểm tra nhiệm vụ Để làm đƣợc việc này, Biểu đồ xấp xỉ giới hạn số bƣớc hàm tính tốn số k Tại k - bƣớc hàm xác nhƣng sau hàm hàm xấp xỉ tuyến tính Việc giới hạn nhƣ khiến cho điểm t cần xét khơng phụ thuộc vào chu kì (kì hạn) nhiệm vụ ta hồn tồn sử dụng giá 41 trị hợp lí cho k để đạt đƣợc kết mong muốn hai phƣơng diện độ tin cậy giảm độ phức tạp Với kết đạt đƣợc, Biểu đồ xấp xỉ mang lại hƣớng việc kiểm định khả lập lịch hệ thời gian thực Việc áp dụng Biểu đồ xấp xỉ giúp ta giảm đƣợc độ phức tạp thuật toán kiểm định với tiết kiệm đƣợc nhiều thời gian, cơng sức nhƣ chi phí cho hệ thống Luận văn đánh giá đƣợc ƣu điểm Biểu đồ xấp xỉ thông qua việc so sánh kết có đƣợc với phƣơng pháp kiểm định xấp xỉ hiệu Bini and Baruah Ngoài luận văn tính đƣợc cận xấp xỉ thời gian phản ứng lớn nhiệm vụ thơng qua chƣơng trình mơ Chƣơng trình mơ thực cách sinh hệ thời gian thực với nhiệm vụ thông số đƣợc sinh ngẫu nhiên Dựa thơng số này, chƣơng trình tính tốn đƣa kết khả lập lịch nhƣ cận xấp xỉ thời gian phản ứng lớn nhiệm vụ Để có nhìn trực quan chƣơng trình mơ phỏng, kết phƣơng pháp kiểm định xác đƣợc tính tốn Các kết đƣợc sử dụng để đánh giá kết Biểu đồ xấp xỉ so với phƣơng pháp kiểm định Bini and Baruah từ đánh giá đƣợc độ xác tin cậy Biểu đồ xấp xỉ 5.4 Hƣớng nghiên cứu Trong luận văn này, biều đồ xấp xỉ áp dụng cho hệ thời gian thực trƣờng hợp kì hạn ràng buộc với độ ƣu tiên tĩnh, chƣa có chia sẻ tài nguyên Trong tƣơng lai, luận văn mở rộng sang hƣớng áp dụng cho hệ với trƣờng hợp chia sẻ tài nguyên có tắc nghẽn 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Văn Trƣờng “ Hệ thống thời gian thực ứng dụng kỹ thuật mô phỏng”, Trung tâm Công Nghệ Mô Phỏng - HVKTQS Tiếng Anh [2] Giorgio C Buttazzo “Hard Real Time Systems: Predictable Scheduling Algorithmsand Application” Springer Science+Business Media, LLC 2011 [3] C.L Liu and James W Layland(1973) “ Scheduling Algorithms for Multiprogramming in a Hard – Real – Time Environment” [4] John Lehoczky, Lui Sha and Ye Ding (1989) “ The Rate Monotonic Scheduling Algorithm: Exact Characterization And Average Case Behavior”, Department of Statistics' Department of Computer Science2 Carnegie Mellon University 43 [5] John P Lehoczky (1990) “ Fixed Priority Scheduling of Periodic Task Sets with Arbitrary Deadlines”, Department of Statistics Carnegie Mellon University Pittsburgh, PA 15213 [6] Nathan Fisher and Sanjoy Baruah “A Polynomial-Time Approximation Scheme for Feasibility Analysis in Static-Priority Systems with Bounded Relative Deadlines”, Department of Computer Science, CB #3175 The University of North Carolina Chapel Hill, NC 27599 [7] Thi Huyen Chau Nguyen, Pascal Richard, Enrico Bini (2008) “Improved approximate response time bounds for static-priority tasks” Author manuscript, published in "16th International Conference on Real-Time and Network Systems (RTNS 2008) (2008) [8] N Fisher, T Nguyen, J Goossens, and P Richard “Parametric polynomialtime algorithms for computing responsetime bounds for static -priority tasks with release jitters” 13th IEEE International Conference on Embedded and Real-Time Computing Systems and Applications TCSA’07), 2007 [9] Enrico Bini, Giorgio C Buttazzo “Measuring the Performance of Schedulability Tests”, 2005 Springer Science + Business Media, Inc Manufactured in The Netherlands [10] Enrico Bini, Sanjoy K Baruah “Efficient computation of response time bounds under fixed-priority scheduling” [11] Phạm Đức Mạnh “ Phân tích xấp xỉ khả lập lịch hệ thời gian thực trường hợp độ ưu tiên cố định với kì hạn khơng ràng buộc độ trễ phát hành”, luận văn cao học, Đại Học Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội 2013 44 ... HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VĂN TẬP XẤP XỈ HÓA THỜI GIAN PHẢN ỨNG VÀ KIỂM ĐỊNH KHẢ NĂNG LẬP LỊCH CỦA MỘT HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC TRƯỜNG HỢP KÌ HẠN RÀNG BUỘC SỬ DỤNG BIỂU ĐỒ XẤP XỈ LUẬN... tích thời gian phản ứng 15 III IV CHƢƠNG 3: SỬ DỤNG BIỂU ĐỒ XẤP XỈ ĐỂ KIỂM ĐỊNH KHẢ NĂNG LẬP LỊCH VÀ TÍNH XẤP XỈ THỜI GIAN PHẢN ỨNG CỦA CÁC NHIỆM VỤ CHO HỆ VỚI KÌ HẠN RÀNG BUỘC 17 3.1 Sử dụng. .. sử dụng Biểu đồ xấp xỉ để kiểm định khả lập lịch nhƣ tính xấp xỉ hóa thời gian phản ứng cho hệ thời gian thực trƣờng hợp kỳ hạn ràng buộc, luận văn rút số kết luận sau: Việc sử dụng Biểu đồ xấp