基于FIFO隊列調度改進交換以太網的靜態時序分析

基于FIFO隊列調度改進交換以太網的靜態時序分析

以太網是汽車領域的新興技術，能夠克服傳統總線（如CAN或FlexRay）受帶寬和可擴展性的限制。對與安全相關的實時系統（如汽車控制和高級輔助駕駛系統）進行分析時，通常需要設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的實時性。在諸如IEEE 802.1Q或以太網音視頻橋接技術的實時以太網中，可以對幀進行優先級排序，且在轉換輸出端口采用嚴格優先級調度中的先入先出隊列（FIFO隊列）調度方法調度相等優先級的幀。將以太網FIFO隊列調度應用于組合形式化性能分析方法中，以使以太網具有更嚴格的時序保證。組合性能分析系統模型包括：資源、任務和事件。組合性能分析資源是抽象的系統資源，能夠根據調度策略為系統提供服務。將模型中的每個任務與資源相對應，當任務被激活時，用下限和上限對任務進行注釋。每當執行任務時，該任務會向其從屬任務發送一個事件。以對SP（服務提供商）網絡的組合形式化性能分析為例，將具有非搶占式的靜態優先級調度的以太網與IEEE 802.1Q兼容。IEEE 802.1Q定義了8個優先級來提供服務質量。根據以太網靜態優先級來調度不同級別幀的傳輸，當通過網絡共享一條公共路徑的幀彼此干擾時，這些幀將不會在后續端口處相互影響。將后續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隊列方法對相等優先級的幀進行傳輸，從而降低幀之間的相互影響。結果表明，在汽車以太網設置中，所提出的分析方法使端到端的延遲時間顯著降低，為車輛提供嚴格的時序保證。

Daniel Thiele et al.Design Automation Conference.2015.

編譯：趙喚