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题目:基于分区综合的DIMA系统时间完整性分析研究

关键词:DIMA; 分区管理; 时间完整性; 调度算法; 仿真验证

  摘要


分布式综合化航空电子(DIMA)系统是未来航空航天领域综合化设计的发展趋势。DIMA系统由综合化的模块构件组成,并采用交换互连使子功能区域在机载环境中进行分布式集成,在设计中强调综合核心处理器(ICP)和航空电子统一网络(UAN)在综合化过程中的一致性,特别是与安全关键性和任务关键性有关的实时服务质量的完整性(integrity)。然而,将ICP和UAN分开考虑的传统的调度设计方法会对一致性和完整性的保证造成障碍,本论文所述的研究工作力图将两者相对独立的设计和分析方法在系统层面进行时间完整性对接。

首先,通过对于分区管理和分区同步概念的分析,扩展了DIMA网络分区的同步方法,在此基础上提出了网络分区综合模型,该模型是DIMA系统调度设计和时刻调度算法的基础。

在此基础上,对网络分区综合模型的时间保障机制进行研究,提出了基于网络分区综合模型的DIMA系统调度设计方法。具体体现于:一方面综合核心处理器被设计为WRR-TT双层调度,上层调度器采用轮转调度,下层调度器采用基于固定优先级的时间触发调度,实现了相应的调度算法;另一方面综合航空电子网络作为DIMA系统的中间节点,采用基于流量管制的方法进行调度设计,实现了相应的调度算法。

随后,分析了任务采用DIMA调度算法的端到端传输时延,与同等系统规模下采用一般方法调度的任务集的最坏情况传输时延(由图论算法演算得到)相对照,发现本调度算法可以避免任务之间的冲突。

最后,设计并实现了DIMA网络仿真验证工具,对DIMA网络建模并对调度算法进行验证,相应的仿真结果显示了本文提出DIMA调度算法下系统任务的实时性能,进一步验证了本文提出的DIMA调度算法的可行性。