Uma Abordagem de escalonamento heterogêneo preemptivo e não preemptivo para sistemas de tempo real com garantia em multiprocessadores

Abstract

Sistemas de tempo real são sistemas onde o correto funcionamento não depende somente da resposta lógica correta, mas também do tempo no qual ela foi dada. Igualmente do ponto de vista lógico, a viabilidade temporal da aplicação deve ser determinada através de técnicas, como por exemplo análise do tempo de reposta. Este tipo de aplicação está cada vez mais presente atualmente e a demanda de processamento é tamanha que necessita-se de processadores com múltiplos núcleos complexos. É perceptível que o desenvolvimento dos multiprocessadores está muito mais avançado em relação às técnicas de análise de tais sistemas e, portanto, é evidente a necessidade de pesquisa com objetivo de promover maior confiabilidade e redução de superdimensionamentos. O objetivo deste trabalho é promover uma solução de escalonamento que considere a escalonabilidade em conjunto com a analisabilidade do código da aplicação. Atualmente, a pesquisa de sistemas de tempo real trata o problema do escalonamento isolado do problema de obtenção do parâmetro do tempo de computação da tarefas (WCET --Worst Case Execution Time). Dependendo da arquitetura do processador, as premissas adotadas no cálculo do WCET são incompatíveis com as premissas de escalonamento, o que gera uma contradição fundamental entre o cálculo do WCET e os algoritmos de escalonamento. A incompatibilidade das premissas pode ser ilustrada pela preempção em arquiteturas com memória cache, onde o cálculo de WCET assume execução contínua da tarefa, o que não é verdade em grande parte dos algoritmos de escalonamento. Este trabalho propõe o uso de uma abordagem heterogênea em multiprocessadores onde parte dos núcleos operam em regime preemptivo e parte em regime não preemptivo para tentar lidar com as diferentes considerações sobre preempção. As análises realizadas mostram que existe vantagem em usar a abordagem heterogênea.

Real-time systems are systems where the correct functioning depends not only on the logically correct response, but also the time when it was given. As the the logic functionality, the application response time could be analyzed to determine the viability of a real-time system. This type of application is increasingly present today and the processing demand is such that complex multi-core processors are needed. It is noticeable that the development of multiprocessor is a long way ahead compared with the techniques of analysis of such systems and is therefore necessary researches to promote more reliability and to reduce over-specified systems. The objective of this work is to promote a solution that considers scheduling in conjunction with the analyzability of the application code. Currently, the real-time research considers the scheduling problem isolated from the WCET (Worst Case Execution Time) problem. Depending on the processor architecture, the values obtained by computing WCET are incompatible with the scheduling model which creates a fundamental contradiction between the assumptions of calculation of WCET and scheduling algorithms. This work proposes the use of a heterogeneous approach where part of the multiprocessor cores operate under preemptive and part on a non-preemptive scheduling. The analysis shows that there are advantages using the heterogeneous approach.