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请用200字以内的文字说明李工应如何设计优先级调度策略,并按照表4-1的要求实现任务流程处理。

题目

请用200字以内的文字说明李工应如何设计优先级调度策略,并按照表4-1的要求实现任务流程处理。


相似考题

3.试题四(25 分)阅读以下关于工业控制系统软件方面的叙述,在答题纸上回答问题 1 至问题 4。 某公司新近签订了一份控制系统软件的研制合同。合同技术要求如下:(1)本控制系统的软件运行平台拟采用嵌入式实时操作系统,控制系统的工作周期为 10ms,要求控制软件能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据的采集、处理和输出;(2)为了提高整个系统的可靠性,控制系统采用容错处理,即用两个相对独立的计算机承担相同的工作,通过交叉对比,实现控制的双余度管理;当任何一台计算机出现故障时,系统可以进行单余度控制。系统结构如图 4-1 所示。(3)在 10ms 工作周期内的时间分配见表 4-1 所示:公司总工程师将本项任务交付给项目主管李工程师实施,要求李工按双方合同要求完成本项目的策划、需求分析和方案设计工作,重点强调系统的可靠性要求,并特别提示:目前比较流行的嵌入式操作系统普遍采用可抢占式优先级调度策略,不能满足用户关于“能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据的采集、处理和输出”的要求。【问题 1】 (12 分)李工接到任务后,认为本项目比较简单,很快就安排 3 名技术人员分别负责数据采集/输出模块、数据处理模块和比较监控模块的编写。总工程师听到汇报后,认为李工的方案和安排不妥,理由是李工忽视了系统的可靠性要求,对系统需求的理解不够深入 为实现系统关于可靠性方面的需求:(1)你认为在组织结构、人员分工、设计开发等方面应做出哪些安排和规定?(2)请写出关于余度表决算法的考虑。【问题 2】 (7 分)请用 200 字以内的文字说明李工应如何设计优先级调度策略,并按照表 4-1 的要求实现任务流程处理。【问题 3】 (3 分)图 4-2 为控制软件的数据流程关系,请根据本题给出的各个功能模块,填补其中的空缺处。【问题 4】 (3 分)请用 150 字以内的文字说明什么是系统失步,系统失步后应如何处理。

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  • 第1题:

    试题三 (25 分)

    阅读以下关于嵌入式系统设计方面的叙述,在答题纸上回答问题 1 至问题 3。

    某公司承担了一项大型物料配送中心的研发项目,使用自动化设备进行货物的存取。系统主要由两部分组成,其一是装有智能设备的配送车,用于自动化装卸货物;其二是用于管理和调度这些配送车的物料配送中心。如图 3-1 所示。

    智能设备接受配送中心发出的存取货指令,根据货舱地址和舱位位置等参数,自动控制配送车行走,并调整机械臂到达目标舱位,当存取完货物后,再次等待配送中心指令。其中,视频监视器用于采集工作现场的视频数据,该数据用于智能设备识别配送车当前位置。

    公司经理将智能设备的研制任务交给了李工。李工投入了大量的时间,通过一个月的努力,提交了智能设备的设计方案。但是,出乎李工预料,该方案被专家评审会否定了。评审意见指出,李工的设计方案实施成本高,并且在技术上有缺陷,建议重新设计。

    【问题 1】 (10 分)

    李工的设计方案指出,考虑到智能设备工作的环境条件非常恶劣,并且处理机要处理大量的视频信息,所以,智能设备的硬件设计应考虑以下几点:

    (1)由于智能设备要处理大量的图像数据,智能设备中的处理机应采用目前先进的、具有很强数据处理和信号处理能力的 MPC7410 处理器,并采用双处理机结构,以增加设备的容错能力;

    (2)为了使智能设备适应不同环境条件,其设备的环境温度指标必须满足军用标准要求(-55 度~+70 度) ,因此,元器件必须经过严格筛选,并考虑芯片散热问题;

    (3)由于智能设备与配送中心的数据交换采用无线通信,而配送中心又要控制多台配送车,为了保证通信数据的安全性,避免相互干扰,设计中应考虑采用安全措施,实施数据加解密操作,密钥由配送中心统一管理与分发。

    请用 300 字以内的文字说明上述三点设计考虑有何问题。

    【问题 2】 (6 分)

    图 3-2 是李工在设计方案中给出的智能设备工作状态转换图。

    (1)请指出图中的两处错误(在图中圈出)并用 200 字以内的文字说明理由;

    (2)给出正确的状态转换图。

    【问题 3】 (9 分)

    针对李工的设计缺陷,请用 300 字以内的文字说明本项目应如何进行正确设计


    正确答案:

  • 第2题:

    根据系统需求,请设计出系统的处理流程(按时序),说明所有任务的优先级分配策略,422、接口、双口存储器、离散量接口和A/D(D/A)的数据输入/输出方法(中断或查询驱动)及理由。请用350字以内文字简要说明。


    正确答案: 数据输入/输出处理方式:422接口适合采用中断方式主要因为处理机速度远远比数据传输速度快在采集时不易消耗太多的时间而查询方式由于存在等待数据时间消耗处理机时间较大。双口存储器和离散量接口由于是直接访问存储器采用查洵较合适。A/D、D/A存在数据的转换时间应在等待时交出处理机时间(定时查询)。
    数据输入/输出处理方式:422接口适合采用中断方式,主要因为处理机速度远远比数据传输速度快,在采集时不易消耗太多的时间,而查询方式由于存在等待数据时间,消耗处理机时间较大。双口存储器和离散量接口由于是直接访问存储器,采用查洵较合适。A/D、D/A存在数据的转换时间,应在等待时交出处理机时间(定时查询)。 解析:紧接问题2,具体说明系统的处理时序和优先级。根据各个数据的输入/输出特点,给出接口的处理方式(中断或查询)。
    第二步:根据问题要点,仔细阅读正文,找出相应段落。
    (1)李工认为在裸机上直接开发实时性好,王工认为采用嵌入式实时操作系统可靠性好。系统并没有给出拟采用的操作系统的具体性能指标,但题目中指出“课题组最后采用了王工的建议”,可以判断该操作系统既有好的可靠性,又能满足实时性要求。
    (2)系统的任务按照执行的周期进行了分类,包括5ms任务(即在5ms、10ms、 15ms等时刻,该任务需要被唤醒执行)、20ms任务、60ms任务和1s任务(系统软硬件测试)。
    (3)系统最短处理时间是1ms(5ms任务),最长处理时间5ms(1s任务)。
    第三步:分析试题的内容,构思答案的要点。

  • 第3题:

    试题三(共25分)阅读以下关于嵌入式系统能耗管理设计的描述,在答题纸上回答问題1至问题3。【说明】随着嵌入式系统智能化技术的持续发展,系统的能耗问题已成为亟待解决的难题。某宇航公司研发的一款手持式野外辅助装备,需要较长的巡航时间,由于设计时对功耗问题考虑不周,使得产品出现了批次责任事故。公司领导决定抽调王工等5人组建专门的攻关小组,要求在三个月内完成故障归零。王工接到任务后,经反复论证 与实验,给公司提交了一份基于软件动态节能的改进方案,得到了领导及专家的好评。【问题1】(7分)在嵌入式系统中节能技术一般分为静态节能和动态节能两种,请用300字以内文 字分别说明什么是静态节能技术和动态节能技术,并列举三种动态节能技术。【问题2】(6分)王工的方案得到认可后,他带领团队研究了调度方式和系统能耗之间的关系,请用150字以内的文字说明为了节约系统能耗而釆用的设备调度策略的核心思路,并说明设备调度策略与任务实时性的关系。


    答案:
    解析:
    【问题1】(7分)答案:静态节能技术是在编译时刻对代码扫描,找出可以针对目标平台特性优化的部分进行代码重构。动态节能技术是在设备运行时根据任务负载、功率与输入电压平方的线性关系等进行运行状态以达到节能的技术,主流的动态节能技术有动态电压调节、动态频率调节、动态电源管理、动态电压缩放、体偏压调节、自适应衬底偏置等。【问题2】(6分)答案:在不违背时限,保证延迟的前提下,合理调度任何到各设备上,求得最佳调度以降低系统能耗。设备调度策略是直接影响任务实时性能的因素。 【问题3】(12分)

  • 第4题:

    请用150字以内的文字说明什么是系统失步,系统失步后应如何处理。


    正确答案:[解答要点] 计算机1和计算机2进行同步操作时相互间未能同步上则称为失步。 在一个工作周期开始时两个计算机在时间上必须同步一旦发生失步为了确保系统的稳定本周期内的工作将采用上一周期的数据进行;如果输出失步则输出交叉对比功能无效使用上一周期的输出数据作为本周期的输出。
    [解答要点] 计算机1和计算机2进行同步操作时,相互间未能同步上,则称为失步。 在一个工作周期开始时,两个计算机在时间上必须同步,一旦发生失步,为了确保系统的稳定,本周期内的工作将采用上一周期的数据进行;如果输出失步,则输出交叉对比功能无效,使用上一周期的输出数据作为本周期的输出。

  • 第5题:

    某公司新近签订了一份控制系统软件的研制合同。合同技术要求如下:(1)本控制系统的软件运行平台拟采用嵌入式实时操作系统,控制系统的工作周期为10ms,要求控制软件能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据的采集、处理和输出。(2)为了提高整个系统的可靠性,控制系统采用容错处理,即用两个相对独立的计算机承担相同的工作,通过交叉对比,实现控制的双余度管理;当任何一台计算机出现故障时,系统可以进行单余度控制。系统结构如图 8-2所示。


    公司总工程师将本项任务交付给项目主管李工程师实施,要求李工按双方合同要求完成本项目的策划、需求分析和方案设计工作,重点强调系统的可靠性要求,并特别提示:目前比较流行的嵌入式操作系统普遍采用可抢占式优先级调度策略,不能满足用户关于“能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据的采集、处理和输出”的要求。 【问题1】李工接到任务后,认为本项目比较简单,很快就安排3名技术人员分别负责数据采集/输出模块、数据处理模块和比较监控模块的编写。总工程师听到汇报后,认为李工的方案和安排不妥,理由是李工忽视了系统的可靠性要求,对系统需求的理解不够深入为实现系统关于可靠性方面的需求: (1)你认为在组织结构、人员分工、设计开发等方面应做出哪些安排和规定? (2)请写出关于余度表决算法的考虑。 【问题2】请用200字以内的文字说明李工应如何设计优先级调度策略,并按照表8-3的要求实现任务流程处理。 【问题3】图8-3为控制软件的数据流程关系,请根据本题给出的各个功能模块,填补其中的空缺处。


    答案:
    解析:
    一、试题分析在可靠性要求极高的控制系统中(如航空、航天和核电厂等领域),控制设备的可靠性问题始终是嵌入式领域待解决的问题。一旦发生控制错误,将会引起机毁人亡的惨剧,设置带来区域性的灾难,因此,余度技术是计算机技术中最为关键的技术。在传统的余度控制计算机系统中,为了保证系统的实时性和控制的完整性,一般不采用嵌入式操作系统,而是用软件直接控制硬件的方式实施,但随着计算机技术发展,软件开发手段的不断完善,目前广泛应用了嵌入式实时操作系统作为余度软件的基本支持平台。但是,为了确保实时性要求,达到余度管理同步操作的精确性,必然对操作系统加以限制。本题重点是考核考生如何应用余度技术完成高可靠性控制系统的策划与设计的能力。1. 总结问题的要点本题主要是围绕具有高可靠性控制系统这一应用背景来考虑的,考察相关领域考生对具有余度需求的项目进行组织、策划和设计的方法。作为系统分析师,在启动项目之前,应学会充分论证用户需求对实施过程的组织能力。本题的主要要点应该包括以下几方面内容:n 项目的组织要合理,解决由于人员素质的差异而带来的软件缺陷。n 采用的编程语言要有一定冗余能力,以预防语言的二义性带来的软件缺陷。n 设计方法要合理,针对两余度硬件平台的特点,重点考虑两余度的设计策略,n 实现余度间交叉对比和失步后的处理方法。因此,本题的选用具有一定的普遍性。【问题1】本问题主要是要求考生通过对题目的理解,根据题目给出的技术参数和硬件结构,设计出配套的人员组织和典型余度实现的具体方法,包括软件项目组织、语言的选择和具体的表决方法。考生应抓住命题中内容要点,通过项目分解,给出余度设计的几种方法。本题主要考察考生分析问题的能力。开发人员的相互独立性、不同种高级语言的使用以及表决算法的设计是高可靠性控制系统必须考虑的三大因素。【问题2】本问题是在通用操作系统的基础上,为了达到本题所要求的“能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据的采集、处理和输出”这一技术特点,在问题一总体思路的基础上,给出在操作系统之上实现精确的交叉对比与系统同步的方法。要求考生对操作系统的任务调度方法有一定的了解,这样才能准确回答此问题。本题主要考验考生在嵌入式实时操作系统之上开发任务确定性调度的设计方法,需要根据题中表内所示的10ms内的任务分派情况,设计出系统软件定时器的节拍数和对操作系统中任务管理的限制等问题,重点衡量对嵌入式系统知识面的掌握程度。【问题3】本题包含两个问题,其一是根据本题给出的两余度数据处理流程的关系,以填空方式,给出流程中默认的处理功能及数据流关系。本题主要考验考试对余度管理的具体处理步骤的熟悉程度;其二是说明在系统发生失步的情况下,如何继承性地处理余度数据。2. 根据问题要点,仔细阅读正文,找出相应的段落本题第二段描述了问题的所在,从图8-2中可以看出,本题的余度方案是两余度系统,输入是一个数据源进入计算机系统,在系统内一分为二,分别输入到不同的计算机中;而输出仅有一路,这说明,两个计算机分别处理完后,通过交叉对比,选择最为接近的数据作为输出数据。理解了这一点,对余度系统的设计具有一定的帮助。本题的第一段值得关注,尤其是文中提到的“要求控制软件能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据采集、处理和输出”,是本题关键所在,也是回答【问题2】的基础。本题的第三段主要通过“10ms工作周期内的时间分配表”间接地描述余度管理的重要功能流程,考生可根据本题上述描述的内容,确定性描绘出本题的控制流程。而失步问题值得关注,本题中没有明确提出,但是,作为余度系统,失步是重要的处理环节,考生必须知道。3. 分析试题的内容,构思答案要点通过前两步的分析与归纳,余度问题将是本题首要关注内容之一,也是提高系统可靠性极为重要的考虑内容。通过组织管理、在消化了余度管理核心思想的基础上,主要对任务调度管理、同步设计等关键技术进行解决,就可以设计出较为完善的余度系统。因此,【问题1】和【问题2】是通过对本题的理解而形成答案;【问题3】是基于考生对余度系统理解,完成本命题的流程设计。二、参考答案【问题1】(1)成立两个独立的软件开发小组。两个小组合作编写统一的系统需求稳当和软件功能说明书。两个小组分别进行软件开发,最好使用不同的编程设计语言(如C语言、C++语言和ADA语言)。(2)余度表决算法一般采用主从式。以下假设设计计算机1为主机,计算机2为从机。对输入数据进行交叉对比,如果一致,则用计算机1的数据为数据处理;如果不一致,有历史数据时,计算机1用历史数据为数据处理;无历史数据时,若计算机1和计算机2 的数据中有一个在门限值之内,则使用该数据作为数据处理,若无门限值之内的数据,则计算机1使用默认数据进行处理。交叉对比不一致,应建立故障记录,若故障记录超过门限值,系统变为单余度工作方式。对输出数据进行交叉对比,如果一致,用计算机1的数据为输出数据;如果不一致,且计算机1和计算机2均无历史数据,则计算机1用默认数据作为输出数据。交叉对比不一致,应建立故障记录,若故障记录超过门限值,系统变为单余度工作方式。【问题2】设计时,将本项目的所有任务设定为统一的优先级,避免优先级抢占;根据10ms工作周期内的时间节点划分,设定操作系统的时钟节拍为0.5ms,设计出一个软件定时器;根据软件定时器的计时情况,在事先安排好的时间节点上,分别启动相应的任务工作;如果在规定的时间上任务工作未完成,则按超时处理。原则上使用上一周期的数据。【问题3】(1)数据采集 (2)交叉对比 (3)同步 (4)同步 (5)交叉对比 (6)输出【问题4】计算机1和计算机2进行同步操作时,相互间未能同步上,则称为失步。在一个工作周期开始时,两个计算机在时间上必须同步,一旦发生失步,为了确保系统的稳定,本周期内的工作将采用上一周期的数据进行;如果输出失步,则输出交叉对比功能无效,使用上一周期的输出数据作为本周期的输出。