基于FIFO队列调度改进交换以太网的静态时序分析

基于FIFO队列调度改进交换以太网的静态时序分析

以太网是汽车领域的新兴技术，能够克服传统总线（如CAN或FlexRay）受带宽和可扩展性的限制。对与安全相关的实时系统（如汽车控制和高级辅助驾驶系统）进行分析时，通常需要设置端对端延迟的上限，以方便采用组合形式化性能分析方法验证以太网的实时性。在诸如IEEE 802.1Q或以太网音视频桥接技术的实时以太网中，可以对帧进行优先级排序，且在转换输出端口采用严格优先级调度中的先入先出队列（FIFO队列）调度方法调度相等优先级的帧。将以太网FIFO队列调度应用于组合形式化性能分析方法中，以使以太网具有更严格的时序保证。组合性能分析系统模型包括：资源、任务和事件。组合性能分析资源是抽象的系统资源，能够根据调度策略为系统提供服务。将模型中的每个任务与资源相对应，当任务被激活时，用下限和上限对任务进行注释。每当执行任务时，该任务会向其从属任务发送一个事件。以对SP（服务提供商）网络的组合形式化性能分析为例，将具有非抢占式的静态优先级调度的以太网与IEEE 802.1Q兼容。IEEE 802.1Q定义了8个优先级来提供服务质量。根据以太网静态优先级来调度不同级别帧的传输，当通过网络共享一条公共路径的帧彼此干扰时，这些帧将不会在后续端口处相互影响。将后续端口上对帧的干扰分为因传输时间差（如链路速度或帧大小不同）产生的直接干扰和间接干扰。后者不能直接干扰帧，但会阻碍新帧的输入，从而增加新帧之间的干扰。采用FIFO队列方法对相等优先级的帧进行传输，从而降低帧之间的相互影响。结果表明，在汽车以太网设置中，所提出的分析方法使端到端的延迟时间显著降低，为车辆提供严格的时序保证。

Daniel Thiele et al.Design Automation Conference.2015.

编译：赵唤