DE10337294A1

DE10337294A1 - Verfahren und Anordnung zur Abarbeitung von Prozessen

Info

Publication number: DE10337294A1
Application number: DE2003137294
Authority: DE
Inventors: Klaus Wenninger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2005-05-19

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Abarbeitung von Prozessen und eine Anordnung hierzu angegeben, wobei die Prozesse in eine erste Gruppe, welcher eine maximale Ansprechzeit zugeordnet wird, und zumindest eine zweite Gruppe unterteilt werden. Dazu wird eine in einem bestimmten Zeitintervall für die zumindest eine zweite Gruppe vorgesehene Laufzeit in Subintervalle geteilt, wobei die Subintervalle gleichmäßig im Zeitinervall verteilt sind und die Länge eines Subintervalls kürzer als die maximale Ansprechzeit bleibt. Auf diese Weise kann der Beginn der Abarbeitung eines Prozesses der ersten Gruppe innerhalb der Ansprechzeit gewährleistet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abarbeitung von Prozessen, die in eine erste Gruppe, welcher eine maximale Ansprechzeit zugeordnet wird, und zumindest eine zweite Gruppe unterteilt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Trotz der zum Teil relativ hohen heute zur Verfügung stehenden Rechenleistung müssen insbesondere in Echtzeitsystemen Vorkehrungen getroffen werden, um alle in einer Warteschlange stehenden Prozesse auch tatsächlich innerhalb einer gewissen Zeit abarbeiten zu können. Zumeist sind die Prozesse dabei in eine erste und eine zweite Gruppe, insbesondere in hochpriore und niederpriore Prozesse, unterteilt.
Ein nach dem Stand der Technik dabei auftretendes Problem ist, dass hochpriore Prozesse die niederprioren verdrängen, wenn die Ausführung lediglich aufgrund der Priorität eines Prozesses gesteuert wird. Ein niederpriorer Prozess gelangt somit nur nach unbefriedigend langer Wartezeit zur Ausführung.

Ein Lösungsansatz ist es, für niederpriore Prozesse periodisch ein gewisses Maß an Rechenzeit vorzusehen, sodass die Wartezeit hierfür in Grenzen gehalten werden kann. Allerdings widerspricht dies der Forderung, dass die Ausführung eines hochprioren Prozesses möglichst rasch, zumindest aber innerhalb einer gewissen Ansprechzeit gestartet werden muss.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein optimiertes Verfahren zur Abarbeitung von Prozessen und eine Vorrichtung hierzu anzugeben, bei dem sowohl die Abarbeitung von Prozessen der ersten als auch der zweiten Gruppe innerhalb definierter Zeiten gewährleistet wird.

Dies geschieht erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem eine in einem bestimmten Zeitintervall für die zumindest eine zweite Gruppe vorgesehene Laufzeit derart in Subintervalle geteilt wird, dass die Subintervalle gleichmäßig im Zeitintervall verteilt sind und die Länge eines Subintervalls kürzer als die maximale Ansprechzeit ist.

Vorteilhaft wird hier ein Teil der Rechenzeit für die Abarbeitung der Prozesse der zweiten Gruppe in periodisch wiederkehrenden Abständen reserviert. Dadurch wird vermieden, dass diese Prozesse übermäßig lange in der Warteschlange verharren, weil diese durch Prozesse der ersten Gruppe überfüllt ist. Gleichzeitig wird durch die gezielte Auswahl der Länge eines Subintervalls gewährleistet, dass die Ausführung eines Prozesses der ersten Gruppe innerhalb der Ansprechzeit gestartet werden kann. Denkbar ist auch, dass mehrere zweite Gruppen vorgesehen werden. Diese können sich beispielsweise hinsichtlich der Länge der zugeordneten Subintervalle oder auch der Verteilung der Subintervalle unterscheiden.

Günstig ist es, wenn als Kriterium für die Einteilung der Prozesse in Gruppen eine Priorität eines Prozesses herangezogen wird. Dies stellt eine einfache aber effiziente Methode zur Unterteilung dar, wobei hochpriore Prozesse der ersten Gruppe, niederpriore Prozesse der zweiten Gruppe zugeordnet werden. Denkbar ist auch, dass innerhalb der ersten und/oder der zweiten Gruppe Prozesse unterschiedlicher Prioritätsstufen vertreten sind, dass also die Prozesse innerhalb einer Gruppe hinsichtlich ihres Zeitranges als auch ihrer Priorität gereiht werden.

Eine vorteilhafte Variante der Erfindung ist mit einem Verfahren gegeben, bei dem der zumindest einen zweiten Gruppe für die Ermittlung der Laufzeit ein relativer Anteil am Zeitintervall zugeordnet wird. Dies ist vorteilhaft bei der Parametrierung des Verfahrens, da eine Vorgabe auf diese Weise von der absoluten Größe eines Zeitintervalls unabhängig wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der relative Anteil dem Verhältnis der voraussichtlichen Laufzeit einer Gruppe zur Summe der voraussichtlichen Laufzeiten aller Gruppen entspricht und dieser insbesondere während einer Initialisierung bestimmt wird. Oft ist aufgrund eines Entwurfs oder aber auch aus Erfahrung bekannt, welche Rechenzeit von Prozessen der ersten und zweiten Gruppe benötigt wird, insbesondere über einen längeren Zeitraum betrachtet. Diese Werte werden in Folge zur Bestimmung des relativen Anteils herangezogen, sodass eine optimale Abarbeitung der Prozesse gewährleistet werden kann. Diese Bestimmung kann, vor allem wenn diese Aufteilung im wesentlichen konstant bleibt und insbesondere über einen längeren Zeitraum betrachtet, auf eine Initialisierungsphase beschränkt werden.

Günstig ist es, wenn die Unterteilung des Zeitintervalls in Subintervalle mit Hilfe einer Tabelle erfolgt. Dabei wird zum Beispiel für jede Gruppe eine Zeile vorgesehen und darin der für die Bearbeitung vorgesehene Zeitraum eingetragen. Denkbar ist aber auch, dass konstante Zeitintervalle aufgelistet sind und jedem Zeitintervall eine bestimmte Gruppe zugeordnet wird. Je nach Häufigkeit der Zuordnung ergibt sich so eine bestimmte Aufteilung zwischen Prozessen der ersten und der zweiten Gruppe.

Günstig ist es, wenn die Unterteilung des Zeitintervalls in Subintervalle ausschließlich während einer Initialisierung bestimmt wird. Hierbei wird der Rechenaufwand für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Bearbeitungsschemas minimiert.

Günstig ist es aber auch, wenn die Unterteilung der Laufzeit in Subintervalle laufend an die gegebenenfalls dynamisch veränderlichen Parameter Zeitintervall, Laufzeit und Ansprechzeit angepasst wird. Die angeführte Adaption ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn vergleichsweise starke Schwankungen der Parameter zu erwarten sind und eine Unterteilung des Zeitintervalls in Subintervalle während einer Initialisierung nicht oder nur sehr schwer möglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch mit einer Vorrichtung zur Abarbeitung von Prozessen gelöst, wobei die Prozesse in eine erste Gruppe, welcher eine maximale Ansprechzeit zugeordnet ist, und eine zweite Gruppe unterteilt sind, und wobei diese Mittel umfasst, um eine in einem bestimmten Zeitintervall für die zweite Gruppe vorgesehene Laufzeit derart in Subintervalle zu teilen, dass die Subintervalle gleichmäßig im Zeitintervall verteilt sind und die Länge eines Subintervalls kürzer als die maximale Ansprechzeit ist.

Vorteilhaft umfasst die Anordnung Mittel, um einen Teil der Rechenzeit für die Abarbeitung der Prozesse der zweiten Gruppe in periodisch wiederkehrenden Abständen zu reservieren. Wie bereits beim erfindungsgemäßen Verfahren angeführt wird dadurch vermieden, dass diese Prozesse übermäßig lange in der Warteschlange verharren, weil diese durch Prozesse der ersten Gruppe überfüllt ist. Gleichzeitig wird durch die gezielte Auswahl der Länge eines Subintervalls gewährleistet, dass die Ausführung eines Prozesses der ersten Gruppe innerhalb der Ansprechzeit gestartet wird.

Günstig ist es, wenn diese ein Modul zur Einteilung der Prozesse in Gruppen anhand einer Priorität eines Prozesses umfasst. Dieses Modul kann aufgrund des einfachen Kriteriums daher sehr einfach aufgebaut sein.

Eine günstige Ausgestaltung der Vorrichtung ist auch gegeben, wenn diese ein Modul zur Ermittlung der Laufzeit aus einem relativen Anteil am Zeitintervall, welcher der zumindest einen zweiten Gruppe zugeordnet ist, umfasst. Dies ist vorteilhaft bei der Parametrierung des Verfahrens, da eine Vorgabe auf diese Weise von der absoluten Größe eines Zeitintervalls unabhängig wird.

Vorteilhaft ist es auch, wenn der relative Anteil dem Verhältnis der voraussichtlichen Laufzeit einer Gruppe zur Summe der voraussichtlichen Laufzeiten aller Gruppen entspricht. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren genannten Vorteile gelten hier gleichermaßen auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Günstig ist auch eine Vorrichtung, bei der als Mittel für die Unterteilung des Zeitintervalls in Subintervalle eine Tabelle vorgesehen ist. Eine Tabelle stellt dabei ein besonders einfaches und daher vorteilhaftes Mittel zur genannten Unterteilung des Zeitintervalls dar.

Günstig ist es, wenn die Vorrichtung ein Modul zur ausschließlich während einer Initialisierung vorgesehenen Unterteilung des Zeitintervalls in Subintervalle umfasst. Mit einem derartigen Modul kann der Rechenaufwand für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Bearbeitungsschemas auf vorteilhafte Weise minimiert werden.

Günstig ist es aber auch, wenn die Vorrichtung ein Modul zur laufenden Anpassung der Unterteilung der Laufzeit in Subintervalle an die gegebenenfalls dynamisch veränderlichen Parameter Zeitintervall, Laufzeit und Ansprechzeit umfasst. Die damit mögliche Adaption ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn vergleichsweise starke Schwankungen der Parameter zu erwarten sind und eine Unterteilung des Zeitintervalls in Subintervalle während einer Initialisierung nicht oder nur sehr schwer möglich ist.

Die Erfindung wird nun anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches verschiedene Varianten der Unterteilung eines Zeitintervalls in Subintervalle, welche für die zweite Gruppe von Prozessen vorgesehen sind, betrifft.

Es zeigen:
1: den zeitlichen Ablauf bei der Abarbeitung von Prozessen P und einem Subintervall T2 mit 4 Zeiteinheiten Länge;
2: wie 1 nur mit einem Subintervall T2 mit 2 Zeiteinheiten Länge;
2: wie 1 nur mit einem Subintervall T2 mit 1 Zeiteinheit Länge;
1 zeigt den zeitlichen Ablauf bei der Abarbeitung von Prozessen P nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Dabei wird angenommen, dass ein erster und ein zweiter Prozess der ersten Gruppe P11 und P12 und ein erster bis vierter Prozess der zweiten Gruppe P21 bis P24 während eines Zeitintervalls Tg abgearbeitet werden. Ein Zeitstrahl t symbolisiert dabei das Fortschreiten der Zeit, wobei auf dem Zeitstrahl auch Zeiteinheiten zur besseren Orientierung aufgetragen sind. In der 1 ist für die Laufzeit der zweiten Gruppe lediglich ein einziges Subintervall T2 vorgesehen. Diese Unterteilung eignet sich daher nur für vergleichsweise große maximale Ansprechzeiten, nämlich Ansprechzeiten die größer sind als die Länge des Subintervalls T2, also größer als vier Zeiteinheiten. Die Prozesse werden hier rein sequentiell abgearbeitet.
2 zeigt die Abarbeitung der Prozesse P bei kürzerer gegebener maximaler Ansprechzeit. Daher sind für die zweite Gruppe von Prozessen zwei Subintervalle T2 vorgesehen. Leicht zu erkennen ist, dass der erste Prozess der ersten Gruppe P11 nach einer Zeit T1 von vier Zeiteinheiten unterbrochen wird und die Bearbeitung während des Subintervalls T2 mit einem Prozess aus der zweiten Gruppe, nämlich mit dem ersten Prozess dieser Gruppe P21, und danach dem zweiten Prozess der zweiten Gruppe P22 fortgesetzt wird. Während der darauf folgenden Zeit T1 wird der Rest des ersten Prozesses der ersten Gruppe P11 und danach der zweite Prozess der ersten Gruppe P12 bearbeitet. Im folgenden Subintervall T2 werden der dritte und der vierte Prozess der zweiten Gruppe P23 und P24 abgearbeitet. Diese Unterteilung eignet sich für maximale Ansprechzeiten die größer sind als die Länge des Subintervalls T2, also größer als zwei Zeiteinheiten. Die Prozesse werden hier nicht mehr sequentiell abgearbeitet.
3 zeigt die Abarbeitung der Prozesse P bei noch kürzerer gegebener maximaler Ansprechzeit. Für die zweite Gruppe von Prozessen sind hier vier Subintervalle T2 vorgesehen. Leicht zu erkennen ist, dass der erste Prozess der ersten Gruppe P11 nach einer Zeit T1 von zwei Zeiteinheiten unterbrochen wird und die Bearbeitung während des Subintervalls T2 mit dem ersten Prozess der zweiten Gruppe P21 fortgesetzt wird. Dieser Vorgang dauert eine Zeiteinheit. Während der darauf folgenden Zeit T1 wird ein weiterer Teil des ersten Prozesses der ersten Gruppe P11 bearbeitet. Im folgenden Subintervall T2 wird der zweite Prozess der zweiten Gruppe P22 abgearbeitet. Darauf folgt während einer Zeit T1 der Rest des ersten Prozesses der ersten Gruppe P11 und der erste Teil des zweiten Prozesses der ersten Gruppe P12. Daran schließt sich ein weiteres Subintervall T2 an. Darin wird der dritte Prozess der zweiten Gruppe P23 und der erste Teil des vierten Prozesses der zweiten Gruppe P24 bearbeitet. Es folgt während einer Zeit T1 der Rest des zweiten Prozesses der ersten Gruppe P12. Im letzten Subintervall T2 wird schließlich der Rest des vierten Prozesses der zweiten Gruppe P24 abgearbeitet. Diese Unterteilung eignet sich für maximale Ansprechzeiten die größer sind als die Länge des Subintervalls T2, also größer als eine Zeiteinheit.
Die gezeigte starre Zeiteinteilung ist keineswegs zwingend für das erfindungsgemäße Verfahren. Vielmehr können Zeitabstände auch variiert werden, etwa wenn ein Prozess P geringfügig mehr oder weniger Zeit benötigt, als dies durch starre Unterteilung vorgegeben wäre.
In den Figuren ist weiterhin auch nur ein stetiger Ablauf von Prozessen gezeigt. Um den Begriff „Ansprechzeit" näher zu erläutern, wird nun angenommen dass ein dritter Prozess der ersten Gruppe existiere, welchem die höchste Priorität dieser Gruppe zugeordnet wird. Die Bearbeitung dieses Prozesses erfolgt also vorrangig gegenüber dem ersten und zweiten Prozess der ersten Gruppe P11 und P12. Wird der dritte Prozess der ersten Gruppe nun während einer Zeit T1 angefordert, so wird diese unmittelbar gestartet, wobei je nachdem der erste oder zweite Prozess der ersten Gruppe P11 oder P12 unterbrochen wird. Erfolgt die Anforderung während eines Subintervalls T2, so wird der Start des dritten Prozesses der ersten Gruppe noch so lange ausgesetzt, bis das Subintervall endet und die Bearbeitung mit Prozessen der ersten Gruppe fortgesetzt wird. Es ist also leicht erkennbar, dass der Beginn der Bearbeitung eines Prozesses der ersten Gruppe spätestens nach Ablauf der Ansprechzeit nach Anforderung dieses Prozesses erfolgt. Dies gilt jedoch immer nur für den höchstprioren Prozess einer Gruppe, also wenn keine anderen gleichprioren zeitrangig bevorzugten oder höherprioren Prozesse derselben Gruppe zur Bearbeitung anstehen.

Claims

Verfahren zur Abarbeitung von Prozessen, die in eine erste Gruppe, welcher eine maximale Ansprechzeit zugeordnet wird, und zumindest eine zweite Gruppe unterteilt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine in einem bestimmten Zeitintervall für die zumindest eine zweite Gruppe vorgesehene Laufzeit derart in Subintervalle geteilt wird, dass die Subintervalle gleichmäßig im Zeitintervall verteilt sind und die Länge eines Subintervalls kürzer als die maximale Ansprechzeit ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium für die Einteilung der Prozesse in Gruppen eine Priorität eines Prozesses herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest einen zweiten Gruppe für die Ermittlung der Laufzeit ein relativer Anteil am Zeitintervall zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Anteil dem Verhältnis der voraussichtlichen Laufzeit einer Gruppe zur Summe der voraussichtlichen Laufzeiten aller Gruppen entspricht und dieser insbesondere während einer Initialisierung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterteilung des Zeitintervalls in Subintervalle mit Hilfe einer Tabelle erfolgt.
Vorrichtung zur Abarbeitung von Prozessen, die in eine erste Gruppe, welcher eine maximale Ansprechzeit zugeordnet ist, und eine zweite Gruppe unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel umfasst, um eine in einem bestimmten Zeitintervall für die zweite Gruppe vorgesehene Laufzeit derart in Subintervalle zu teilen, dass die Subintervalle gleichmäßig im Zeitintervall verteilt sind und die Länge eines Subintervalls kürzer als die maximale Ansprechzeit ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Modul zur Einteilung der Prozesse in Gruppen anhand einer Priorität eines Prozesses umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Modul zur Ermittlung der Laufzeit aus einem relativen Anteil am Zeitintervall, welcher der zumindest einen zweiten Gruppe zugeordnet ist, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Anteil dem Verhältnis der voraussichtlichen Laufzeit einer Gruppe zur Summe der voraussichtlichen Laufzeiten aller Gruppen entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel für die Unterteilung des Zeitintervalls in Subintervalle eine Tabelle vorgesehen ist.