1、現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)是基于異構(gòu)分布式集成架構(gòu)的混合關(guān)鍵級系統(tǒng)。它同時融合了實時系統(tǒng)、混合關(guān)鍵級系統(tǒng)和異構(gòu)分布式系統(tǒng)的相關(guān)特征，但在體系結(jié)構(gòu)、軟件系統(tǒng)和功能安全需求上又有自己的特定要求，特別是在性能與時間的約束方面需要仔細權(quán)衡。若從系統(tǒng)的角度來看，降低整個系統(tǒng)的調(diào)度長度，提高系統(tǒng)性能是其主要目標。若從功能的角度來看，滿足其時間約束，確保實時性是其主要需求。然而，對于資源受限的大規(guī)模異構(gòu)分布式混合關(guān)鍵級系統(tǒng)，很難滿足所有分布式功能的時間約束。如

2、何提高系統(tǒng)的整體性能，并確保高關(guān)鍵級功能的實時性是異構(gòu)分布式混合關(guān)鍵級系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度需要優(yōu)化的主要目標。為此，本文通過提出精確反映汽車電子系統(tǒng)中分布式功能的混合關(guān)鍵級系統(tǒng)模型，從“功能級”及“并行與分布式計算”的角度，提出優(yōu)化的調(diào)度算法，最小化系統(tǒng)性能與功能時限之間的沖突，并在性能、實時性、成本和資源開銷等方面取得合理的權(quán)衡。
　　本文的主要工作如下:
　　(1)靜態(tài)多關(guān)鍵級系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化。多個不同安全關(guān)鍵級別的分布式功能集

3、中到同一異構(gòu)分布式混合關(guān)鍵級系統(tǒng)之中，良好的靜態(tài)多關(guān)鍵級調(diào)度優(yōu)化能夠有效的指導現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)在分布式處理方面的設(shè)計。針對上述需求，本文基于網(wǎng)關(guān)互聯(lián)的總線體系結(jié)構(gòu)和汽車安全完整性等級中的傷害嚴重性級別，從“功能級”以及“并行與分布式計算”的角度，提出了一系列面向不同目標的靜態(tài)調(diào)度算法。包括以提高系統(tǒng)性能為目標的公平策略算法F MHEFT，以滿足更多高關(guān)鍵級功能實時性的整體優(yōu)先策略算法WP_MHEFT和以優(yōu)化性能與實時性為目標的部分優(yōu)先策

4、略算法PP_MHEFT，使得在系統(tǒng)整體性能和高關(guān)鍵級功能實時性之間取得良好的平衡。最后，通過實驗對本文提出的3種算法進行了詳細評估，實驗結(jié)果驗證了本文所提出的PP_MHEFT算法在滿足更多高關(guān)鍵級功能實時性的條件下，能夠有效的提高系統(tǒng)整體性能。
　　(2)動態(tài)雙關(guān)鍵級系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化?；旌详P(guān)鍵級汽車電子系統(tǒng)是典型的信息物理融合系統(tǒng)，系統(tǒng)中的高安全關(guān)鍵級功能大都與物理世界進行動態(tài)交互。以線控剎車為代表的一類安全關(guān)鍵功能，不僅需動態(tài)實時

5、觸發(fā)，而且具有較高的時間關(guān)鍵級認證級別。動態(tài)與并發(fā)是汽車信息物理融合系統(tǒng)的固有屬性。針對上述需求，以動態(tài)雙關(guān)鍵級模型為基礎(chǔ)，提出了面向不同目標的調(diào)度算法。包括以提高系統(tǒng)性能為目標的公平策略算法F DDHEFT，以滿足更多高關(guān)鍵級功能實時性的關(guān)鍵級策略算法C DDHEFT，和在滿足更多高關(guān)鍵級功能實時性的基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)性能的時限時距策略算法D_DDHEFT。D_DDHEFT在不提高算法時間復雜度的情況下，使得在系統(tǒng)整體性能和高關(guān)鍵級功能

6、的實時性之間能夠達到一種合理的權(quán)衡。最后利用仿真實驗對提出的算法進行比較，驗證了提出的優(yōu)化算法的有效性。
　　(3)通信競爭的動態(tài)雙關(guān)鍵級系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化。高端的混合關(guān)鍵級汽車電子系統(tǒng)是基于異構(gòu)分布式的集成體系結(jié)構(gòu)，是計算與網(wǎng)絡(luò)均異構(gòu)且深度融合的嵌入式系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，計算與網(wǎng)絡(luò)具有同等重要的地位，需對相關(guān)計算進行精確化，并使用合理的任務(wù)與消息同步分配的調(diào)度算法。本文基于雙關(guān)鍵模型，研究通信競爭的動態(tài)環(huán)境下的調(diào)度優(yōu)化。通過建立通信競

7、爭的異構(gòu)計算模型和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型，在通信競爭環(huán)境下，實現(xiàn)了向上排序值和最早完成時間的精確化，以適應(yīng)系統(tǒng)中計算與網(wǎng)絡(luò)均異構(gòu)且任務(wù)與消息同步的特征。更進一步，分別提出公平策略、關(guān)鍵級策略和時限時距策略的調(diào)度算法。最后利用仿真實驗對提出的算法進行評估，驗證了提出的優(yōu)化算法的有效性。
　　(4)多核混合關(guān)鍵級系統(tǒng)中關(guān)鍵級感知的調(diào)度優(yōu)化。多個關(guān)鍵級功能在同一硬件平臺上的集成將促使多核等高性能嵌入式計算平臺在汽車電子等混合關(guān)鍵級關(guān)鍵系統(tǒng)中得到廣

8、泛應(yīng)用。但是多核調(diào)度優(yōu)化首先需解決任務(wù)到處理核的分配問題?；旌详P(guān)鍵級系統(tǒng)中的高關(guān)鍵級功能可通過關(guān)鍵級分解來降低開發(fā)和認證成本，但是同時它將在處理器、帶寬資源方面帶來一定開銷。因此，多核混合關(guān)鍵級系統(tǒng)中的任務(wù)分配需在成本和系統(tǒng)資源利用率之間取得平衡。提出基于模擬退火算法的啟發(fā)式任務(wù)分配算法CTM，在保證滿足系統(tǒng)可調(diào)度的前提下實現(xiàn)成本和資源開銷的聯(lián)合優(yōu)化。最后通過在真實汽車電子功能集和仿真功能集上開展的多個對比實驗證明了CTM算法在實現(xiàn)成本