軟件可靠性仿真測試平臺實時技術研究(3)

　　在優先級調度方式中，采用優先級浮動的原則：即根據系統實時處理任務的不同，按照需要動態地改變優先級。系統在正常運行時，優先級不變;當系統發生嚴重故障時，調度模塊動態觸發異常處理任務，并根據故障類別和故障被維護的狀況，動態調整模塊處理級別。對于影響系統測試的重要模塊，調度模塊啟動相應的備份儲備模塊，同時將“暫停測試”的申請通過網絡發送到主控機。這樣，系統就具有了故障恢復能力，實現了關鍵部分的冗余保護，提高了可靠性。

　　根據上述設計，在實時測試過程中，仿真器的實時調度層次模型如圖4所示。

　　圖4　RUN()模式下實時任務調度模型示意圖

　　基于以上的調度策略，任務調度管理模塊采用以下方式對各模塊進行調度：

　　中斷方式：當總的任務調度器監控到消息隊列中最高消息到來時，立即申請軟件中斷，或者有硬件中斷申請時，系統立即停止當前執行的任務，執行相應的中斷處理。

　　定時方式：實時測試開始后，定時器每25 ms發出定時消息，定時將需要發送的測試用例數據送到MBI卡上。

　　消息方式：基于Win98消息傳遞機制，由線程調度方式實現。

　　信號量及全局變量方式：總的任務調度器監控到任務啟動的信號量或狀態量改變后，按任務的等級運行任務。

　　根據系統任務調度管理的方式，將任務消息的處理級別分為三個優先級：

　?、僮罡呒壪ⅲ涸擃愊⒁笙到y立即響應，具有此類優先級的模塊在系統實時仿真中處于核心地位。該消息不放到Windows的系統消息隊列中排隊，而是直接送到相應的應用消息隊列中，供應用程序處理。這樣可以避免無節制的消息循環，保證了消息處理的及時性。

　?、跁r鐘級消息：由精確定時器產生“定時時間到”的消息。在正常測試過程中，該消息為最高級別。時鐘級的消息主要分配給在實時測試中的數據生成模塊和驅動模塊。

　?、燮胀壪ⅲ涸擃愊⒅饕峙浣o用戶接口模塊、記錄模塊等功能模塊。

　　2.2.4　仿真器關鍵功能模塊的實時性實現技術

　?、倬W絡通信模塊：非實時部分采用TCP/IP協議方式進行網絡傳輸。實時部分利用設置網絡通信緩存區的方式，從通信結果上可以部分實現網絡傳輸的實時通信，其關鍵在于緩沖的深度?；蛘卟捎肰XD技術，直接對網卡進行傳輸操作，可以避免由于網絡延遲而影響系統實時性能的缺陷。

　?、陲@示模塊：在實時測試過程中，通過該模塊，可以顯示測試數據，并且用戶能對測試過程進行控制。在實時測試中，中心任務處理周期為25 ms，在任務周期的空余時間還需要進行其它處理。因此在每25 ms周期內，留給顯示任務的時間就非常少，另外由于人眼對數據變化的敏感程度低于25 ms，因此每50 ms以上進行一次相關數據顯示就可以滿足系統的需求。在數據顯示中，文本顯示比圖形顯示占用CPU處理時間要少許多。在圖形顯示中，采用高性能的圖形處理算法，可以保證圖形處理的實時性。另外，隨著圖形卡硬件性能的提高，在圖形加速卡性能保證的情況下，系統只需計算圖形描述語句占用CPU的時間，圖形繪制方面的時間可以不給予主要考慮。圖形實時顯示算法還有待進一步研究。

　?、劢宦摂祿?553B驅動模塊：由于Win98處于安全模式，Win98中的虛擬內存地址與實際物理地址并不一致，用戶不易直接訪問硬件的實際物理內存地址和I/O口地址。為了滿足實時驅動MBI卡的需要，通過WinDriver工具軟件，直接映射 MBI卡上的實際物理內存地址和I/O地址，并將硬件中斷虛擬化，利用WinDriver生成的一系列讀寫內存和I/O口地址的函數，用戶就可以直接快速地對硬件進行控制。實驗結果表明，在Win98應用任務單一的情況下，用戶操作MBI卡的速度同于在DOS下的速度。WinDriver工作原理如圖5所示。

　　圖5　WinDriver工作原理圖

　　3　結束語

　　本文以實時測試某航空軟件可靠性為背景，介紹了仿真器在仿真測試平臺中的作用。按照模塊化和可擴充的設計思想，給出了仿真器功能結構組成;并且著重介紹了仿真器的任務調度管理模塊的設計思想，針對具體任務和系統工作模式，提出了集成動態調度策略;對于優先+級的調度方式，采用了優先級浮動的原則。另外，給出了實時網絡實現的方法，討論了圖形實時顯示的可行性，利用WinDriver實現了在 Win98下對硬件MBI卡的直接驅動。實驗結果表明，上述調度思想與相關技術綜合運用，很好地滿足了仿真器系統工作的實時性。

原文轉自：http://www.uml.org.cn/Test/200903241.asp