CN110457071A - 用于激活操作系统中的任务的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于激活操作系统中的任务（21）的方法，其特征在于以下特征：‑所述任务（21）被分别分配（11）给多个激活模式（20）其中之一，‑进行触发的事件（22、23）被分配（12）给所述激活模式（20）；和‑如果进行触发的事件发生，其中所述事件被分配给在所述激活模式（20）之下的激活模式（20），则因此根据所述激活模式（20）来激活（13）被分配给所述激活模式（20）的所述任务（21）。

Description

用于激活操作系统中的任务的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于激活操作系统中的任务的方法。本发明此外涉及一种相应的装置、一种相应的计算机程序以及一种相应的存储介质。

背景技术

在计算机科学（Informatik）中，计算机科学的、软件技术的组件与机械的或电子的部件的每种结合（Verbund）被称为信息物理系统（cyber-physical system，CPS），其通过数据基础设施、例如现场总线或其他计算机网来通信。信息物理系统的构造由嵌入式系统通过有线或无线通信网进行的联网来产生。根据现有技术的信息物理系统的特征在于高度的复杂性。

CPS的典型应用领域包括：最高可靠度的医学设备和系统、适合年龄的辅助系统、IT交通控制和交通物流系统、经联网的用于机动车的安全系统以及驾驶员辅助系统、工业过程控制和自动化系统、可持续环境影响和观测系统、能量供给管理系统、军事系统联网系统（Systemvernetzungssystem）以及用于通信和文化的基础设施系统。

例如，WO2016023767A1公开一种用于车辆的驾驶员辅助系统，该驾驶员辅助系统被构造用于，通过部分自动化和与驾驶员的协作来承担车辆导引（Fahrzeugführung）。驾驶员辅助系统在此包括：至少一个操作元件，在出现确定的行驶状况时必须由驾驶员来操纵该操作元件，由此确保在半自动化执行的行驶的执行期间驾驶员的警觉性和注意力。取决于对操作元件进行的操纵，当前所执行的半自动化的行驶机动动作（Fahrmanöver）或半自动化的行驶和在操纵操作元件时或操纵操作元件后所执行的半自动化行驶机动动作被继续进行，在实施中被适配或终止。

发明内容

本发明提供根据独立权利要求所述的一种用于激活操作系统中的任务的方法、一种相应的装置、一种相应的计算机程序以及一种相应的存储介质。

所建议的方案在此情况下以如下认识为基础：用于高自动化行驶的驾驶员辅助系统当前处在发展阶段中（Entstehungsphase）。这样的软件的复杂性有时以多个数量等级而处于当今机动车技术的（automotiv（汽车的））系统之上。

接下来所提出的方法此外基于如下认识（Einsicht）：用于高自动化行驶的系统在技术上是耗费的。相同内容适用于未来的机器人系统。所述机器人系统需要高计算能力和大存储器并且要满足高安全要求。对功能上的安全要求的考虑附加地提高系统复杂性。

在汽车领域中的当前系统常常被设计为（auslegen）直接进行通信的应用或组件。数据在可用的时间点立刻被提供给其他应用。各个应用的精准的时间上的关联（Zusammenhang）在此出于技术原因并不能精准地被预给定，例如因为与在独立计算核心上应运行的应用相比，可供使用的独立计算机核心要少得多。因此，很难预测：数据精准地在何时被发送。从进行接收的应用的角度来看，这导致不可预测的、与实际运行时间相关的数据年龄（Datenalter）。

用于解决该问题的建议方案规定：使得一个时间片或任务（task）的所有应用或组件的输出在下一时间片开始时才变得可见，并且在一个时间片或任务之内的所有应用或组件的输入在该任务开始时在一定程度上被冻结（einfrieren）。

因此可实现的确定性（Determinismus）以决定性的方式使得开发（Entwicklung）变得容易，因为现在在给定的输入数据情况下明确地确定（feststehen）输出数据和其接收者，即使是在复杂的时间片系统的范畴内。

除了经简化的开发以外，就此也使得最终明确的后模拟（Nachsimulation）是可能的。在此，能够示出任意的任务结构，其中数据的一致性（Konsistenz）始终被确保。

接下来所描述的解决方案此外考虑如下状况：为了后模拟和为了减小时间复杂性（Timing-Komplexität）有意义的是：基于以上描述的机制由多个基于共同的激活模式（Aktivierungsschema）的任务来组合（zusammenstellen）成任务系统。

根据本发明的解决方案的优点在于开启如下可能性：将外部事件应用作为用于激活的基础。尽管是共同的激活模式，这根据在下文中提出的方法在保持后模拟能力和减小时间复杂性的情况下是可能的。

对多个激活模式的应用是所述方案的基本思想。其实现：分别根据事件来源来对激活模式进行同步或者基于此来进行激活，并且这对于所有所应用的激活模式而言是独立的（unabhängig）和单独的。事件来源可以在此是例如数据（通过总线、以太网、CAN、Flexray、LVDS等）、硬件或软件信号的到达（Eintreffen）。

在一个激活模式之内，因此保持获得确定性和因此尤其是保持获得可后模拟性。尽管如此，可以通过应用多个激活模式来灵活地根据不同事件进行同步。

通过从属权利要求中提及的措施，对独立权利要求中所说明的基本思想的有利的扩展方案和改善方案是可能的。因此可以规定：将各个激活模式分派给自己的分区（Partitionen）。作为分区，本领域技术人员描述一种由操作系统或基础设施（例如所谓的超级监督者（Hypervisor））所提供的分离可能性（Separationsmöglichkeit）。在此，保障各个分区关于动态影响（运行时间保护）或静态影响（存储器保护）而言的相互间的无干扰性（freedom from interference（无干扰））。在此特别有利的是对静态分区的应用。在此情况下，通过物理计算单元的一一对应的（eineindeutig）分派来实现分区。这提高动态分离。

通过各个激活模式到分区的明确分配，得出清楚（scharf）分离的如下激活模式，所述激活模式关于自身的动态行为和静态行为而言是最大程度地独立的。这附加地提高确定性。

本发明的一种实施方式例如允许：对针对运行安全性而言的不同相关性（Relevanz）（criticality（危急程度））的软件组成部分的整合（Integration）。此外，可以有利的是：以无关于根据事件来源进行的同步的方式来采取该方案（Ansatz verfolgen）。在一种相应的构型方案中，多个激活模式可以彼此同步地得以应用。因此，为了运行安全性而被分离的激活模式的可后模拟的结合（Verbund）是可能的。

总体上，由此，例如在给定的硬件情况下得出一种用于满足安全性要求也用于减小开发耗费或用于在状态再现时的效率提高的解决方案。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在接下来的描述中进一步阐述。其中：

图1示出根据第一实施方式的方法的流程图；

图2 示出确定性地激活和通信；

图3 示出多个激活模式的应用；

图4 示意性地示出根据第二实施方式的控制设备。

具体实施方式

图1图解根据本发明的方法（10）的基础流程。待实施的任务因此分别被分配给多个激活模式其中之一（过程11），进行触发的事件又被分配给所述激活模式（过程12）。一旦这些事件之一发生（eintretten），则被分配给相应激活模式的任务根据该激活模式来被激活（过程13）。

在图2中示例性地示出如下系统，所述系统由如下应用或组件组成，所述应用或组件在时间片和任务（21）之内被组织（organisieren）。这些应用或组件输出数据并恰好能够接收这种数据。数据输出在相应组件的右侧示出，数据输入在其左侧示出，其中输入数据在激活任务（21）时似乎“被冻结”（24）。时间按照图（abbildungsgemäß）从左向右推进（voranschreiten）。

图3图解多个激活模式的应用。该应用实现：分别根据事件来源来对激活模式进行同步或者基于此来进行激活。也可能的是，例如借助适合的计时器（Zeitgeber）同步地触发多个激活模式。因此，针对所描绘的（abbilden）分区26、27例如考虑200ms的周期时长。在按照图在最下方的分区28的情况下应看到单独的（individuell）触发23。

分区（26、27、28）到激活模式的所描述的一一对应的分配以对不同安全相关性（Sicherheitsrelevanz）的激活模式的确定性整合的可能性来对应用范围进行扩展。例如，分区（26、27、28）可以相应于车辆技术上的安全要求等级（automotive safety integritylevel（汽车安全完整性等级），ASIL）ASIL-D，第二分区（26、27、28）可以相应于ASIL-C，并且第三分区（26、27、28）又可以相应于ASIL-D。

所述方法（10）可以例如以软件或硬件的方式或者以由软件和硬件组成的混合形式的方式例如在控制设备（40）中实施，就如图4的示意图阐明的那样。

Claims (10)

1.一种用于激活操作系统中的任务（21）的方法（10），其特征在于以下特征：

- 所述任务（21）被分别分配（11）给多个激活模式（20）其中之一，

- 进行触发的事件（22、23）被分配（12）给所述激活模式（20）；和

- 如果进行触发的事件发生，其中所述事件被分配给在所述激活模式（20）之下的激活模式（20），则因此根据所述激活模式（20）来激活（13）被分配给所述激活模式（20）的所述任务（21）。

2.根据权利要求1所述的方法（10），其特征在于以下特征其中至少之一：

- 通过硬件信号或软件信号来用信号通知所述事件（22、23）的发生；或者

- 所述事件（22、23）包括数据的到达。

3.根据权利要求1或2所述的方法（10），

其特征在于以下特征：

- 所述操作系统管理多个分区（26、27、28）和

- 所述激活模式（20）被分别分派给所述分区（26、27、28）之一。

4.根据权利要求3所述的方法（10），

其特征在于以下特征：

- 所述分区（26、27、28）被静态地分派给多个计算单元之一。

5.根据权利要求4所述的方法（10），

其特征在于以下特征：

- 所述分区（26、27、28）具有不同的安全等级。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法（10），

其特征在于以下特征：

- 被分配给多个激活模式（20）的所述任务（21）至少部分地彼此同步。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法（10），

其特征在于以下特征：

- 所述激活模式（20）限定所述任务（21）之间的数据流（25）。

8.一种计算机程序，所述计算机程序被设立用于，实施根据权利要求1至7中任意一项所述的方法（10）。

9.机器可读的存储介质，根据权利要求8所述的计算机程序被存储在所述机器可读的存储介质上。

10.一种装置（40），所述装置被设立用于，实施根据权利要求1至7中任意一项所述的方法（10）。