Обобщенная модель функционирования модульных вычислительных систем реального времени для проверки допустимости конфигураций таких систем
Аннотация
В работе рассматривается задача проверки допустимости конфигураций модульных вычислительных систем реального времени (МВС РВ). Конфигурация считается допустимой, если все работы успевают выполниться в рамках своих директивных сроков. В статье приведены формальные определения конфигурации МВС РВ и временной диаграммы (ВД) ее функционирования. ВД, соответствующая заданной конфигурации, необходима для проверки критерия допустимости для данной конфигурации. Автором предложена обобщенная модель функционирования таких систем, основанная на математическом аппарате временных автоматов с остановкой таймеров. Представлен метод построения модели конкретной МВС РВ по описанию ее конфигурации. Модель позволяет получить временную диаграмму функционирования системы по вычислению соответствующей сети автоматов. Математический аппарат сетей временных автоматов позволил доказать, что модель детерминирована, а также удовлетворяет ряду требований корректности, выделенных из спецификаций на МВС РВ. Предложенные методы реализованы программно. Проведено экспериментальное сравнение предложенного подхода с альтернативным подходом (верификацией моделей систем), использующим такой же математический аппарат. Эксперименты подтвердили эффективность разработанной модели. Для апробации на данных, приближенных к реальным, программная реализация модели была также интегрирована c существующим средством планирования вычислений в МВС РВ, используемым в промышленности. Результаты апробации подтвердили применимость предложенного подхода на практике.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Senthilkumar K., Ramadoss R. Designing Multicore ECU Architecture in Vehicle Networks Using AUTOSAR. Proceedings of the Third International Conference on Advanced Computing (ICoAC) (Chennai, India, December 14–16, 2011), 2011. pp. 270–275. DOI: 10.1109/ICoAC.2011.6165187
From the Ground Up: How The Internet of Things Will Give Rise to Connected Aviation. Gogo LLC, 2016. 140 p.
Marinescu S., Tamas-Selicean D., Acretoaie V., et al. Timing Analysis of Mixed-Criticality Hard Real-Time Applications Implemented on Distributed Partitioned Architectures. Proceedings of the 17th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA) (Krakow, Poland, September 17–21, 2012), 2012. pp. 1–4. DOI: 10.1109/ETFA.2012.6489720
Macariu G., Cretu V. Timed Automata Model for Component-Based Real-Time Systems. Proceedings of the 17th IEEE International Conference and Workshops on Engineering of Computer Based Systems (ECBS) (Oxford, UK, March 22–26, 2010), 2010. pp. 121–130. DOI: 10.1109/ECBS.2010.20
Craveiro J.P., Silveira R.O., Rufino J. HsSim: an Extensible Interoperable Object-Oriented n-Level Hierarchical Scheduling Simulator. Proceedings of the 3rd International Workshop on Analysis Tools and Methodologies for Embedded and Real-time Systems (WATERS) (Pisa, Italy, July 10, 2012), 2012. pp. 9–14.
Singhoff F., Plantec A., Dissaux P., et al. Investigating the Usability of Real-Time Scheduling Theory with the Cheddar Project. Real-Time Systems. 2009. vol. 43, no. 3. pp. 259–295. DOI: 10.1007/s11241-009-9072-y
Khoroshilov A., Albitskiy D., Koverninskiy I., et al. AADL-Based Toolset for IMA System Design and Integration. SAE Int. J. Aerosp. 2012. vol. 5, no. 2. pp. 294–299. DOI: 10.4271/2012-01-2146
Dissaux P., Marc O., Fotsing C., et al. The SMART Project: Multi-Agent Scheduling Simulation of Real-Time Architectures. Embedded Real Time Software and Systems. 2014. Balashov V.V., Balakhanov V.A., Kostenko V.A. Scheduling of Computational Tasks in Switched Network-Based IMA Systems. Proceedings of International Conference on Engineering and Applied Sciences Optimization (OPTI) (Athens, Greece, June 4–6, 2014), 2014. pp. 1001–1014.
Cassez F., Larsen K. The Impressive Power of Stopwatches. CONCUR 2000 — Concurrency Theory (PA, USA, August 22–25, 2000). LNCS. Springer, 2000. vol. 1877. pp. 138–152. DOI: 10.1007/3-540-44618-4_12
Tretyakov A. Automation of Scheduling for Periodic Real-Time Systems. Proceedings of the Institute for System Programming. 2012. vol 22. pp. 375–400. DOI: 10.15514/ISPRAS-2012-22-20
Smelyansky R.L. Model of Distributed Computing System Operation with Time. Programming and Computer Software, 2013. vol. 39, no. 5. pp. 233–241. DOI: 10.1134/S0361768813050046
Bengtsson J., Yi W. Timed automata: Semantics, Algorithms and Tools. Lectures on Concurrency and Petri Nets. LNCS. Springer, 2004. vol. 3098. pp. 87–124. DOI: 10.1007/978-3-540-27755-2_3 14. Zuberek W.M. Timed Petri Nets Definitions, Properties and Applications. Microelectronics Reliability, 1991. vol. 31, no. 4. pp. 627–644. DOI: 10.1016/0026-2714(91)90007-T
Boudjadar A.J., Kim J.H., Larsen K.G., et al. Model Checking Process Algebra of Communicating Resources for Real-time Systems. Proceedings of the 26th Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS) (Madrid, Spain, July 8–11, 2014), 2014. pp. 51–60. DOI: 10.1109/ECRTS.2014.24
Lime D., Roux O.H., Seidner C., et al. Romeo: A Parametric Model-Checker for Petri Nets with Stopwatches. Tools and Algorithms for the Construction and Analysis of Systems (TACAS) (York, UK, March 22–29, 2009). LNCS. Springer, 2009. vol. 5505, pp. 54–57. DOI: 10.1007/978-3-642-00768-2_6
Henzinger T. The Theory of Hybrid Automata. Verification of Digital and Hybrid Systems. NATO ASI Series. Springer, 2000. vol. 170. pp. 265–292. DOI: 10.1007/978-3-642-59615-5_1
Buslenko N.P. Modelirovanie slozhnyh sistem [Complex Systems Modeling]. Moscow, Nauka, 1978. 400 p.
Andre E. Observer Patterns for Real-Time Systems. Proceedings of 18th IEEE International Conference on Engineering of Complex Computer Systems (ICECCS) (Singapore, July 17-19, 2013), 2013. pp. 125–134. DOI: 10.1109/ICECCS.2013.26
Avionics Application Software Standard Interface. ARINC Specification 653. Aeronautical Radio. Annapolis, 1997.
DOI: http://dx.doi.org/10.14529/cmse170404