CN104303150A - 用于管理计算机系统中的任务执行的方法 - Google Patents

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Abstract

一种管理由计算机系统的至少一个处理器单元对任务的执行的方法，所述处理器单元在计算时段中操作，并且所述方法包括以下步骤：将与时间相关的执行性质与每个任务相关联，所述与时间相关的执行性质包括：指示先验地确定标定执行模式中所述任务的结束的理论时间的可能性的标志，以及指示扩展执行模式的可能性的标志，其中通过所述扩展执行模式执行能在所述理论执行结束时间之外继续；以及当任务正在所述理论执行结束时间处执行时，在存在指示扩展模式的可能性的标志的情况下启动执行继续算法，或者在不存在指示扩展模式的可能性的标志的情况下启动错误处理算法。

Description

用于管理计算机系统中的任务执行的方法
本发明涉及一种管理计算机系统的任务执行的方法。术语“任务”被用来指代记录在计算机系统的存储器中以便由所述系统的处理器执行的程序或程序部分。
任务执行的管理通常被托付给定序器，定序器是操作系统的一种计算机程序并且负责确保任务被正确执行。例如，定序器可以是实时定序器。
在某些用途中，计算机系统需要执行具有不同的运行时间、优先级和关键程度的特定数量的任务。当要在精确的时间执行的关键任务需要与具有相对长的运行时间的非关键任务共存时，这尤其复杂。此外，某些任务具有变化的运行时间。
一种解决方案是在该计算机系统内提供专用于执行某些任务的多个处理器。然而，这种解决方案非常昂贵，并且为了可靠，需要各处理器不被充分使用。
另一种解决方案是按照关键任务可在两个子任务之间执行的方式将具有长运行时间的任务细分成子任务。然而，这涉及到显著的软件设计约束并且使得修改任务的操作变得相当复杂。此外，这不能解决具有变化的运行时间的任务的问题。
最常用的解决方案是按照用于定义一连串执行时段的方式来为要被细分的时间做好准备，所述执行时段中的一些可被保留以用来执行最关键的任务。那么当任务具有最高优先级时则所述任务被执行。然而，同样，难以管理具有变化的运行时间的任务的执行。
在传统系统中，计算时段(或，“时隙(time slot)”)被限定在任务被执行的期间。当在计算时段结束之前任务的执行完成，则该任务仍旧在控制之下并且进入非功能性循环。非功能性循环在计算时段结束处当定序器接管控制以便启动另一任务的执行时被打断。当在计算时段结束处任务的执行没有完成时，定序器接管控制以便启动错误处理算法。求助于错误处理消耗时间和资源。
一种管理执行时间超出限度的方法从文档US A 2002/0138542中得知。
本发明的一个目标是提供一种使得更好地管理任务执行、同时还监视任务的定时(timing)成为可能的手段。
为此目的，本发明提供一种管理由计算机系统的至少一个处理器单元对任务的执行的方法，该处理器单元在计算时段中工作，且该方法包括以下步骤：
·将与时间相关的执行性质与每个任务相关联，所述与时间相关的执行性质包括：指示先验地确定标定执行模式中所述任务的结束的理论时间的可能性的标志，以及指示扩展执行模式的可能性的标志，其中通过所述扩展执行模式执行能在所述理论执行结束时间之外继续；以及
·当任务正在所述理论执行结束时间处执行时，在存在指示扩展模式的可能性的标志的情况下启动执行继续算法，或者在不存在指示扩展模式的可能性的标志的情况下启动错误处理算法。
通过此方法，通过使任务在时间上是确定性的，改善了对时间的细分。这使得管理超出限度成为可能，同时又可能在只要在正被执行的任务之后没有更高优先级的任务要被执行就不需要冒中断超出其理论执行结束时间的任务的风险。扩展执行模式从而使得任务被完成成为可能，而中断或错误处理将使得要该任务随后被再次执行成为必要。此外，任务的中断可能具有破坏性后果，例如，在该计算机系统管理机械(诸如车辆)的操作时。这也使得限制错误处理的使用成为可能。
在用于扩展模式中的执行的各算法中：
·执行在该理论结束时间之外继续，直到该任务实际完成为止；
·执行继续到预定时间，并且如果在所述预定时间该执行没有完成则启动错误处理算法。
·对于每个任务而言已经在扩展模式中执行的执行的数量被存储在存储器中，并且如果执行的数量小于一阈值则该执行在扩展模式中继续，如果执行的数量不小于所述阈值则启动错误处理算法。
后种算法是特别有利的，因为其使得将该任务的先前执行纳入考虑成为可能。
有利地，多个执行继续算法被存储在存储器中以在扩展模式中执行，并且该与时间相关的执行性质包括所述执行继续算法中的一个的标识符。
在阅读了下面的对本发明的特定实现的描述之后，本发明的其他特征以及优点将显现。
参考唯一附图，该附图是示出用于实现本发明的方法的计算机系统的图示。
参考该图，本发明的方法是在计算机系统中实现的，该计算机系统被赋予整体参考10，且按照本身已知的方式，该计算机系统包括被提供有至少一个处理器的处理器单元1、只读存储器(ROM)2、以及随机存取存储器(RAM)3、以及输入和输出外围设备4。
ROM 2包含操作系统程序OS以及应用程序AP、AP'，该操作系统程序OS被布置成使得该计算机系统能够被操作，所述应用程序被布置成执行诸如用于递送随后在该计算机系统外使用的数据的计算或其他处理的任务。各程序被加载在RAM 3中以便使得这些程序能够被该处理器单元执行。
操作系统OS在被执行的各程序之间共享该计算机系统的资源并且管理计算机系统10的各软件和硬件组件之间的数据交换。操作系统OS从而使得处理器单元1能够在要执行的各任务之间被共享。在此示例中，此共享由定序器执行，该定序器向要执行的各个任务分配用于访问该处理器单元的时隙。这些时隙也被称为“计算时段”。
定序器被编程成实现本发明的用于管理由计算机系统10的处理器单元1的任务执行的方法。
根据本发明的方法，与时间相关的执行性质与每个任务相关联。
所述与时间相关的执行性质包括：
·指示任务被计算机系统10的定序器管理的可能性的标志(本发明的方法对于不是由该定序器管理的任务没有影响)；
·指示理论时间是针对执行的开始先验地被确定的可能性的标志；
·指示理论时间是针对标定执行模式的任务的执行结束先验地被确定的可能性的标志；
·指示扩展执行模式用于在理论执行结束时间之外继续执行该任务的可能性的标志；
·指示没有运行时束缚的标志；
·指示打断任务的执行的可能性的标志，该可打断的任务仅在其具有请求执行的任务的最高优先级时继续执行；以及
·指示修改该与时间相关的执行性质的可能性的标志，指示修改该与时间相关的执行性质的可能性的该标志指定此修改是否可由该计算机系统的一元件来进行或者由被执行的某个其他任务来进行(这种修改使得例如使与时间相关的执行性质适配到新的操作条件成为可能)。
与时间相关的执行性质例如是以十六进制数编码的，例如，每个十六进制数具有4个比特。
作为示例，可以对与时间相关的执行性质作出准备以包括由数字a、b、c、d构成的数，所述数字a、b、c、d具有等于0或等于1的值，如下表中所指示的：
术语“确定性的”被用来指示在启动任务的执行之前可以计算理论开始时间或结束时间。从而，所有循环或半循环任务具有确定性的开始时间，即便这些任务被更高优先级的任务立刻抢先。相反，非循环任务(其执行由其他任务启动或者作为外部元件的功能来启动)具有非确定性的开始时间。
在标定操作模式中，最高优先级任务的执行是在给定计算时段中由定序器启动的，且该任务在与该理论任务结束时间相对应的计算时段中完成。定序器随后可再次接管并启动下一最高优先级任务的执行。必要时，如果任务的执行在与理论任务结束时间相对应的计算时段之前完成，则该任务进入无休止的非功能性循环，直到定序器再次接管为止。
当任务在理论执行结束时间处正被执行时，此时各种情形是可能的。
与时间相关的执行性质不包括指示中断的可能性的任何标志：任务的执行继续，直到其完成为止。
该与时间相关的执行性质的确包括指示中断的可能性的标志，但是它们不包括指示先验地确定理论执行结束时间的可能性的任何标志：任务被中断，以便在存在更高优先级的任务等待执行时启动该更高优先级的任务的执行。
该与时间相关的执行性质包括指示先验地确定标定执行模式中该任务的执行的结束的理论时间的可能性的标志，但是它们不包括指示用于执行该任务的扩展模式的可能性的任何标志，在该扩展模式中该任务的执行可在理论执行结束时间之外继续：错误处理算法被该定序器启动。
该与时间相关的执行性质包括指示先验地确定标定执行模式中该任务的执行的结束的理论时间的可能性的标志，并且包括指示用于执行该任务的扩展模式的可能性的标志，在该扩展模式中该任务的执行可在理论执行结束时间之外继续：该方法包括启动执行继续算法的步骤。
在第一实现中，该执行算法对要在理论结束时间之外继续直到该任务被实际完成为止的执行作出准备。
在第二实现中，该执行算法对要继续到预定时间的执行作出准备，并且对如果该执行没有在所述预定时间处完成则启动错误处理算法作出准备。所述预定时间是因每个任务而异的，并且因此优选地被记录在与时间相关的执行性质中。
在第三实现中，该方法包括在存储器中对每个任务存储已在扩展模式中被执行的执行的数量的步骤，并且如果该执行的数量小于一阈值则该执行算法对要在扩展模式中继续的执行作出准备。如果执行的数量已达到所述阈值则启动错误处理算法。该阈值是通过确定可能执行几乎整个任务而不引起其他任务的实时问题的次数来确定。在此示例中，该阈值等于在所述任务的连续执行不拖延其他任务的执行的情况下可以重复该任务的激活的最大次数。
优选地，在此实现中，该阈值是从所讨论的任务的与时间有关的执行性质中获得的。这使得使该阈值适配于要实现的任务(即，适配于其稳健性、其关键性等)成为可能。
而且，优选地，在此实现中，只要预定的事件发生，则已经在扩展模式中执行的所讨论的任务的执行的数量被重新初始化或递减。例如，该预定事件可以是在理论执行结束时间之前所述任务的完全执行、该计算机系统的重启、该计算机系统的输入处的信号等。
在第四实现中，提供存储在存储器中的多个扩展模式执行算法以在扩展模式中执行，且与时间相关的执行性质包括如果执行在理论执行结束时间之后继续则要启动的执行算法中的一个算法的标识符。
作为示例，在此第四实现中，为要被存储在ROM 2中的第一、第二和第三实现的执行算法做准备，并且为可在扩展模式中执行以包括要在扩展模式中执行哪个算法的标识符的任务中的每一个而异的数据做准备。
自然，本发明不限于所述实现，而覆盖落在本发明的如由权利要求所限定的范围内的任何变型。
特别地，本发明的方法可使用除了上面的描述中提到的那些之外的与时间相关的执行性质来实现。
可设计其他扩展模式执行算法，并且可为这些算法设计其他阈值或参数。

Claims (15)

1.一种管理由计算机系统的至少一个处理器单元对任务的执行的方法，所述处理器单元在计算时段中操作，并且所述方法包括以下步骤：
·将与时间相关的执行性质与每个任务相关联，所述与时间相关的执行性质包括：指示先验地确定标定执行模式中所述任务的结束的理论时间的可能性的标志，以及指示扩展执行模式的可能性的标志，其中通过所述扩展执行模式执行能在所述理论执行结束时间之外继续；以及
·当任务正在所述理论执行结束时间处执行时，在存在指示扩展模式的可能性的标志的情况下启动执行继续算法，或者在不存在指示扩展模式的可能性的标志的情况下启动错误处理算法。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行算法对要在所述理论结束时间之外继续、直到所述任务被实际完成为止的执行做出准备。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行算法对要继续到预定时间的执行做出准备，并且对如果在所述预定时间处所述执行尚未完成时要启动的错误处理算法做出准备。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在存储器中且针对每个任务存储已经在扩展模式中执行的执行的数量，并且其中所述执行算法对如果所述执行的数量小于一阈值时要在所述扩展模式中继续的所述执行做出准备，并且对如果所述执行的所述数量不小于所述阈值时要启动的错误处理算法做出准备。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述阈值是从所述与时间相关的执行性质中获得的。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，如果预定的事件发生，则已经在扩展模式中针对所述任务中的至少一项任务执行的执行的数量被递减或重新初始化。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述事件是：在所述理论执行结束时间之前所述任务被完全执行。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，多个执行算法被存储在存储器中用于在扩展模式中执行，并且其中所述与时间相关的执行性质包括所述执行算法中如果所述执行在所述理论执行结束时间之后继续时要启动的一个执行算法的标识符。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任务中的至少一项任务的所述与时间相关的性质包括指示不存在运行时间约束，所述任务的执行是能中断的标志。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任务中的至少一项任务的所述与时间相关的性质包括指示不存在运行时间约束，所述任务的执行是不能中断的标志。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任务中的至少一项任务的所述与时间相关的执行性质包括指示所述任务的执行的中断的可能性和向每个任务分配的优先级的标志，所述方法还包括中断一任务的步骤，对于该任务，所述与时间相关的执行性质包括对所述任务中断以执行更高优先级任务的可能性的标志。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任务中的至少一项任务的所述与时间相关的执行性质包括指示先验地确定执行的开始的理论时间的可能性的标志。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任务中的至少一项任务的所述与时间相关的执行性质包括指示修改所述与时间相关的执行性质的可能性的标志。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，修改所述与时间相关的执行性质的可能性的指示指定该修改是否能够由所述计算机系统的一元件进行或者由正被执行的另一任务进行。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任务中的至少一项任务的所述与时间相关的执行性质包括指示使所述任务由所述计算机系统的定序器管理的可能性的标志。
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