基于FIFO隊(duì)列調(diào)度改進(jìn)交換以太網(wǎng)的靜態(tài)時(shí)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(kuò)展性的限制。對(duì)與安全相關(guān)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)（如汽車控制和高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)）進(jìn)行分析時(shí)，通常需要設(shè)置端對(duì)端延遲的上限，以方便采用組合形式化性能分析方法驗(yàn)證以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性。在諸如IEEE 802.1Q或以太網(wǎng)音視頻橋接技術(shù)的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)中，可以對(duì)幀進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，且在轉(zhuǎn)換輸出端口采用嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)調(diào)度中的先入先出隊(duì)列（FIFO隊(duì)列）調(diào)度方法調(diào)度相等優(yōu)先級(jí)的幀。將以太網(wǎng)FIFO隊(duì)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(shí)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(gè)任務(wù)與資源相對(duì)應(yīng)，當(dāng)任務(wù)被激活時(shí)，用下限和上限對(duì)任務(wù)進(jìn)行注釋。每當(dāng)執(zhí)行任務(wù)時(shí)，該任務(wù)會(huì)向其從屬任務(wù)發(fā)送一個(gè)事件。以對(duì)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(jí)調(diào)度的以太網(wǎng)與IEEE 802.1Q兼容。IEEE 802.1Q定義了8個(gè)優(yōu)先級(jí)來提供服務(wù)質(zhì)量。根據(jù)以太網(wǎng)靜態(tài)優(yōu)先級(jí)來調(diào)度不同級(jí)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(shí)，這些幀將不會(huì)在后續(xù)端口處相互影響。將后續(xù)端口上對(duì)幀的干擾分為因傳輸時(shí)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(huì)阻礙新幀的輸入，從而增加新幀之間的干擾。采用FIFO隊(duì)列方法對(duì)相等優(yōu)先級(jí)的幀進(jìn)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(shí)間顯著降低，為車輛提供嚴(yán)格的時(shí)序保證。

Daniel Thiele et al.Design Automation Conference.2015.

編譯：趙喚