基于FIFO隊列調(diào)度改進交換以太網(wǎng)的靜態(tài)時序分析

基于FIFO隊列調(diào)度改進交換以太網(wǎng)的靜態(tài)時序分析

以太網(wǎng)是汽車領(lǐng)域的新興技術(shù)，能夠克服傳統(tǒng)總線（如CAN或FlexRay）受帶寬和可擴展性的限制。對與安全相關(guān)的實時系統(tǒng)（如汽車控制和高級輔助駕駛系統(tǒng)）進行分析時，通常需要設(shè)置端對端延遲的上限，以方便采用組合形式化性能分析方法驗證以太網(wǎng)的實時性。在諸如IEEE 802.1Q或以太網(wǎng)音視頻橋接技術(shù)的實時以太網(wǎng)中，可以對幀進行優(yōu)先級排序，且在轉(zhuǎn)換輸出端口采用嚴(yán)格優(yōu)先級調(diào)度中的先入先出隊列（FIFO隊列）調(diào)度方法調(diào)度相等優(yōu)先級的幀。將以太網(wǎng)FIFO隊列調(diào)度應(yīng)用于組合形式化性能分析方法中，以使以太網(wǎng)具有更嚴(yán)格的時序保證。組合性能分析系統(tǒng)模型包括：資源、任務(wù)和事件。組合性能分析資源是抽象的系統(tǒng)資源，能夠根據(jù)調(diào)度策略為系統(tǒng)提供服務(wù)。將模型中的每個任務(wù)與資源相對應(yīng)，當(dāng)任務(wù)被激活時，用下限和上限對任務(wù)進行注釋。每當(dāng)執(zhí)行任務(wù)時，該任務(wù)會向其從屬任務(wù)發(fā)送一個事件。以對SP（服務(wù)提供商）網(wǎng)絡(luò)的組合形式化性能分析為例，將具有非搶占式的靜態(tài)優(yōu)先級調(diào)度的以太網(wǎng)與IEEE 802.1Q兼容。IEEE 802.1Q定義了8個優(yōu)先級來提供服務(wù)質(zhì)量。根據(jù)以太網(wǎng)靜態(tài)優(yōu)先級來調(diào)度不同級別幀的傳輸，當(dāng)通過網(wǎng)絡(luò)共享一條公共路徑的幀彼此干擾時，這些幀將不會在后續(xù)端口處相互影響。將后續(xù)端口上對幀的干擾分為因傳輸時間差（如鏈路速度或幀大小不同）產(chǎn)生的直接干擾和間接干擾。后者不能直接干擾幀，但會阻礙新幀的輸入，從而增加新幀之間的干擾。采用FIFO隊列方法對相等優(yōu)先級的幀進行傳輸，從而降低幀之間的相互影響。結(jié)果表明，在汽車以太網(wǎng)設(shè)置中，所提出的分析方法使端到端的延遲時間顯著降低，為車輛提供嚴(yán)格的時序保證。

Daniel Thiele et al.Design Automation Conference.2015.

編譯：趙喚