Анализ производительности с помощью анализа последовательности событий

Планирование в реальном времени и проектирование. Пример применения обобщенной теории планирования в реальном времени

В качестве примера рассмотрим следующий случай. Есть четыре задачи: две периодические и две апериодические. Ниже приведены детальные характеристики задач, причем время указано в миллисекундах, а коэффициент использования U_i=C_i/T_i.

Периодическая задача t₁: С₁ = 20; Т₁ = 100; U₁ = 0,2.

Апериодическая задача t₂: С₂ = 15; Т₂ = 150; U₂ = 0,1.

Управляемая прерываниями задача t_a: С_a = 4; Т_a = 200; U_a = 0,02.

Периодическая задача t₃: C₃ = 30; T₃ = 300; U₃ = 0,1.

Кроме того, известно, что задачи t₁, t₂ и t₃ обращаются к одному и тому же хра­нилищу данных, защищенному семафором S.

Задачам назначены приоритеты в строгом соответствии с алгоритмом моно­тонных частот, то есть t₁ имеет наивысший приоритет, а за ней следуют t₂, t_a и t₃ Но, поскольку для t_a время реакции жестко ограничено, ей присвоен наивысший приоритет, а уже потом идут t₁, t₂ и t₃

Сначала рассмотрим управляемую прерываниями задачу t_a. Поскольку у нее самый высокий приоритет, она получает процессор по первому требованию. Для применения обобщенной теоремы о верхней гра­нице коэффициента использования надо принять во внимание четыре фактора:

– время вытеснения более приоритетными задачами с периодами меньшими, чем Т₁. Таких задач нет;

– время выполнения С₁ задачи t₁ равно 20. Коэффициент использования U₁ = 0,2;

– вытеснение более приоритетными задачами с большими периодами. В эту категорию попадает задача t_a. Коэффициент использования за счет вытес­нения на периоде Т₁ равен С_a/Т₁ = 4/100 = 0,04;

– время блокировки задачами с более низким приоритетом. Потенциально за­блокировать t₁ могут задачи t₂ и t₃. Коэффициент использования за счет блокировки на периоде Т₁ составляет B₃/Т₁ = 30/100 = 0,3.

Коэффициент использования в худшем случае равен сумме всех полученных коэффициентов, то есть 0,04 + 0,2 + 0,3 = 0,54, что меньше верхней границы 0,69. Следовательно, t₁ удовлетворяет временным ограничениям.

Далее таким же образом рассматриваем остальные задачи

На этапе определения требований задается время реакции системы на внеш­ние события. После разбиения на задачи можно предпринять первую попытку выделения временных бюджетов параллельным задачам. Для выявления задач, которые необходимо выполнить при обслуживании данного внешнего события, используется анализ последовательности событий. Чтобы показать последова­тельность событий и задач, активизируемых приходом внешнего события, применяется диаграмма последовательности событий, основанная на диаграмме параллельной кооперации.

Следует рассмотреть внешнее событие, определить, какая задача ввода/выво­да активизируется таким событием и какая ожидается цепочка внутренних собы­тий. Для этого необходимо знать, какие задачи активизируются и какие задачи ввода/вывода генерируют отклик системы на внешнее событие. Далее нужно оце­нить время ЦП, потребляемое каждой задачей, и накладные расходы, состоящие из затрат на контекстное переключение, обработку прерывания и межзадачные коммуникации и синхронизацию. Надо проанализировать также другие задачи, выполняемые в тот же период времени. Суммарное время ЦП, потребляемое все­ми задачами, которые участвуют в цепочке событий, и всеми дополнительными задачами, которые исполнялись в то же время, плюс накладные расходы – все вместе не должно превысить заданное время реакции системы. Если вы не знаете точно времени ЦП, потребляемого каждой задачей, принимайте оценку для худ­шего случая.

Для анализа полного коэффициента использования ЦП необходимо рассчитать время, потребляемое каждой задачей на данном интервале. Если существует не­сколько путей выполнения задачи, то нужно получить оценку времени для каждого из них. Затем следует оценить частоту активизации задач. Для периодических задач это легко. Для асинхронных задач удобно рассмотреть среднюю и макси­мальную частоту активизации. Умножьте время ЦП для каждой задачи на ее час­тоту активизации, просуммируйте результаты и вычислите коэффициент исполь­зования ЦП.

Дата добавления: 2014-01-07