基于CPS的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的面向方面的容錯(cuò)調(diào)度模型.pdf

1、隨著計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的深入發(fā)展,一種最新的復(fù)雜系統(tǒng)Cyber-physical Systems應(yīng)運(yùn)而生。Cyber-physical Systems是運(yùn)用3C技術(shù)和3i技術(shù)手段集計(jì)算、通信與控制于一體的下一代智能系統(tǒng)。Cyber-physical Systems高可靠性要求已成為影響其安全、可控的關(guān)鍵因素,提高Cyber-physical Systems實(shí)時(shí)系統(tǒng)的可靠性具有重要意義。實(shí)時(shí)任務(wù)的容錯(cuò)調(diào)度作為保障實(shí)時(shí)系統(tǒng)可靠性的

2、重要技術(shù),已經(jīng)成為實(shí)時(shí)系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)。因此,研究和設(shè)計(jì)出高效、簡(jiǎn)單、適應(yīng)于Cyber-physical Systems實(shí)時(shí)系統(tǒng)的容錯(cuò)調(diào)度模型和算法是Cyber-physical Systems需要解決的首要問(wèn)題。本文也是在此背景下研究Cyber-physical Systems實(shí)時(shí)系統(tǒng)的容錯(cuò)調(diào)度模型和算法。
　　 本文首先介紹了Cyber-physical Systems的體系結(jié)構(gòu)、與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系、新特點(diǎn)以及Cyber-phys

3、ical Systems的應(yīng)用前景。然后引入面向方面編程技術(shù)和UML擴(kuò)展機(jī)制,利用UML擴(kuò)展框架,實(shí)現(xiàn)UML在面向方面的建模技術(shù)和橫切點(diǎn)分離技術(shù)的擴(kuò)展,為Cyber-physical Systems實(shí)時(shí)系統(tǒng)的容錯(cuò)分析提供可視化的圖形模型。在此基礎(chǔ)上,本文對(duì)Cyber-physical Systems實(shí)時(shí)系統(tǒng)的容錯(cuò)模型做了深入研究,主要工作如下:
　　 1.介紹了UML在面向方面的擴(kuò)展機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了面向方面的可視化建模。運(yùn)用UML的

4、擴(kuò)展框架UMLTM對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的容錯(cuò)方面和時(shí)間方面建立可視化的視圖,并結(jié)合Cyber Physical網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實(shí)時(shí)系統(tǒng),通過(guò)UMLTM框架,將面向方面的思想運(yùn)用到分析Cyber Physical網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)容錯(cuò)性和調(diào)度算法模型。
　　 2.提出了Cyber-physical Systems網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的概念,并進(jìn)一步給出了CPS異構(gòu)分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的概念。然后分析了CPS異構(gòu)分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的基本特征,

5、給出了CPS異構(gòu)分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的基本任務(wù)模型,證明了其任務(wù)的可調(diào)度性,并給出了分析CPS異構(gòu)分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度算法性能的評(píng)價(jià)體系。
　　 3.文中提出了兩種適用于Cyber-physical Systems實(shí)時(shí)系統(tǒng)的容錯(cuò)調(diào)度算法:CPS實(shí)時(shí)任務(wù)動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡算法(CPS_DLBA)和面向方面的CPS實(shí)時(shí)容錯(cuò)算法(AO_CPS_RTFT)。結(jié)合仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)兩種算法進(jìn)行了對(duì)比,根據(jù)實(shí)驗(yàn)圖,得出了在算法均衡性和任務(wù)負(fù)載率兩方面AO_C