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某公司长期从事宇航领域嵌入式实时系统的软件研制任务。公司为了适应未来嵌入式系统网络化、智能化和综合化的技术发展需要,决定重新考虑新产品的架构问题,经理将论证工作交给王工负责。王工经调研和分析,完成了新产品架构设计方案,提交公司高层讨论。

【问题1】 (14分)

王工提交的设计方案中指出:由于公司目前研制的嵌入式实时产品属于简单型系统,其嵌入式子系统相互独立,功能单一,时序简单。而未来满足网络化、智能化和综合化的嵌入式实时系统将是一种复杂系统,其核心特征体现为实时任务的机理、状态和行为的复杂性。简单任务和复杂任务的特征区分主要表现在十个方面。请参考表3-1给出的实时任务特征分类,用题干中给出的(a)~(t)20个实时任务特征描述,补充完善表3-1给出的空(1)~(14)。

(a)任务属性不会随时间变化而改变;

(b)任务的属性与时间相关;

(c)任务仅可以从非连续集中获取特征变量;

(d)任务变量域是连续的;

(e)功能原理不依赖于上下文;

(f) 功能原理依赖于上下文;

(g)任务行为可以用step-by-step顺序分析方法来理解;

(h)许多任务在产生访问活动时相互间是并发处理的,很难用step-by-step方法分析;

(i) 因果关系相互影响;

(j) 行为特征依赖于大量的反馈机制;

(k)系统内构成、策略和描述是相似的;

(l) 系统内存在许多不同的构成、策略和描述;

(m)功能关系是非线性的;

(n) 功能关系是线性的;

(o) 不同的子任务是相互独立的,任务内部仅存在少量的交互操作;

(p) 不同的子任务有很高的交互操作,要把一个单任务的行为隔离开是困难的;

(q) 域特征有非常整齐的原则和规则;

(r) 许多不同的上下文依赖于规则;

(s) 原理和规则在表面属性上很容易被识别;

(t) 原理被覆盖、抽象,而不会在表面属性上被识别。

表3-1 简单任务和复杂任务特征比较

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【问题2】(11分)

王工设计方案中指出:要满足未来网络化、智能化和综合化的需求,应该设计一种能够充分表达嵌入式系统行为的、且具有一定通用性的通信架构, 以避免复杂任务的某些特征带来的通信复杂性。通常为了实现嵌入式系统中计算组件间的通信,在架构上需要一种简单的架构风格,用于屏蔽不同协议、不同硬件和不同结构组成所带来的复杂性。图3-1给出了一种“腰(Waistline)” 型通信模式的架构风格。腰型架构的关键是基本消息通信(BMTS),通常BMTS的消息与时间属性相关,支持事件触发消息、速率约束消息和时间触发消息。

请说明基于BMTS的消息通信网络的主要特征和上述三种消息的基本含义,并举例给出两种具有时间触发消息能力的网络总线。

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图3-1 “腰”型通信模式架构风格

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答案:
本题解析:

【问题1】

(1)(c) (2)(d) (3)(o) (4)(p)

(5)(g) (6)(h) (7)(k) (8)(l)

(9)(i) (10)(j) (11)(n) (12)(m)

(13)(e) (14)(f)

【问题2】

BMTS的消息通信网络主要特征为:一个计算组件传输消息到另一个或多个组件,传输可靠性高,延迟低,抖动微小。

事件触发消息:以事件作为触发方式,事件发生便触发相应消息。

速率约束消息:消息偶发性产生,而不考虑发送者承诺消息不超出最大消息速率。

时间触发消息:发送者和接收者遵循一个精确的时间片周期完成消息的发送与接收。

具有时间触发消息能力的网络总线:

航空电子全双工交换式以太网(Avio nics Full Duplex Switched Ethernet,AFDX)

时间触发以太网(Time-Triggered Ethernet,TTE)

FC(Fiber Channel)总线

更新时间:2021-12-13 10:03

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Reply from 59.74.111.8: bytes=32 time=3ms TTL=60

Reply from 59.74.111.8: bytes=32 time=5ms TTL=60

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