Пример анализа производительности с помощью анализа последовательности событий .

В качестве примера рассмотрим подсистему Круиз-Контроль из системы круиз-контроля и мониторинга. Вначале проанализируем случай, когда водитель переводит ручку круиз-кон­троля в положение «Разгон», инициируя тем самым автоматическое ускорение машины. В требованиях к системе записано, что система должна отреагировать на это действие в течение 250 мс. Предположим, что подсистема Круиз-Контроль находится в состоянии Начальное. Имеем некоторую последовательность событий С1 – С9.

Полное время, которое ЦП расходует на эти четыре задачи (С_e ), равно сумме времен выполнения каждой задачи и времени, необходимого для межзадачных коммуникаций, плюс затраты на контекстное переключение:

С_e = С₁ + C₂ + С₃ + С₄ + С₅ + С₆ + С₇ + С₈ + 4С_x .

Чтобы определить время реакции системы, необходимо также принять во вни­мание другие задачи, которые способны выполняться, пока система обрабатывает внешнее событие.

Полное время ЦП не должно превышать предельное время реакции, указан­ное в требованиях к системе. Это полное время равно

С_t = С_e + С_a

Прежде чем решать приведенные уравнения, нужно оценить каждый из вре­менных параметров.

104. Пример анализа производительности с применением теории планирования в реальном времени

Проанализируем худший случай, когда от ЦП требуется больше всего време­ни: машина движется в режиме автоматического управления с максимальной ско­ростью вращения вала. Пусть период j-ой периодической задачи равен Т_j, время ее выполнения С_j, а коэффициент использования ЦП U_j = С_j / Т_j. Во время, по­требляемое каждой периодической задачей, включены затраты на два контекст­ных переключения. В табл.11.3 приведены характеристики всех периодических задач.

Частотно-монотонные приоритеты присваиваются задачам так, что более при­оритетными оказываются задачи с меньшим периодом. Значит, самый высокий приоритет будет иметь задача Интерфейс Вала. Задача Автодат­чики активна всегда, а задача Интерфейс Дросселя – только в режиме автома­тического управления. Задаче Автодатчики назначен более высокий приоритет, поскольку от полученной ею входной информации (например, о нажатии тормо­за) может зависеть воздействие на дроссель. Самый низкий приоритет у задачи Таймер Обслужива­ния, которая имеет максимальный период. Отметим, что доступ к разделяемым хранилищам данных включает одну коман­ду чтения или одну команду записи. Это настолько мало, что временем задержки из-за блокировки одной задачи другой допустимо пренебречь.

105. Анализ производительности по теории планирования в реальном времени и анализа последовательности событий

Эквивалентная апериодическая задача. Необходимо учесть влияние, которое оказывает дополнительная нагрузка, вызванная действиями водителя, на стационарную нагрузку, обусловленную пе­риодическими задачами. Из теории планирования в реальном времени следует, что апериодическую задачу можно рассматривать как периодическую с периодом, равным минималь­ному интервалу между событиями. Пусть период эквивалентной апериодической задачи равен Т_e. Предположим, что Т_e – это еще и максимальное время реакции на действия водителя. Например, если Т_e составляет 250 мс, то система должна отреагировать на нажатие тормоза или отключение круиз-контроля в течение 250 мс. Для эквивалентной периодической задачи последовательности событий будем считать, что водитель способен инициировать не более четырех внешних событий в секунду, это худший и крайне маловероятный случай. Тем не менее, если удаст­ся доказать, что система может справиться и с такой ситуацией, уверенность в ее работоспособности многократно возрастет.

Назначение других приоритетов. Сна­чала рассмотрим допущение о том, что всем задачам можно назначить частотно-монотонные приоритеты.

Пересмотр проекта

Если первоначальный проект не отвечает требованиям, предъявляемым к эф­фективности, то его необходимо пересмотреть. Для этого применяются критерии разбиения на задачи и критерии инверсии задач, в частности более слабые формы группировки задач (темпоральная инверсия) и другие виды инверсии: инверсия нескольких экземпляров задачи и инверсия последовательных задач.