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Pianificazione monotonica della velocità (RMS)

1973
  • C. L. Liu
  • James Layland
Postazione di lavoro in una sala di controllo che analizza lo scheduling monotonico per i sistemi in tempo reale.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

L'algoritmo Rate-Monotonic Scheduling (RMS) è un algoritmo di pianificazione a priorità statica per attività periodiche in un sistema in tempo reale. Assegna le priorità in base alla frequenza delle attività: più breve è il periodo di un'attività (maggiore è la sua frequenza), maggiore è la sua priorità. RMS è un algoritmo a priorità statica ottimale, il che significa che se un qualsiasi algoritmo a priorità statica è in grado di pianificare un insieme di attività, anche RMS può farlo. La pianificabilità può essere verificata utilizzando un test basato sull'utilizzo. Traveling salesman problem applications also include sequencing jobs, a combinatorial task related to real-time scheduling. Scheduling theory, like the linear programming developed by Dantzig, aims for the best use of limited resources.

Il Rate-Monotonic Scheduling (RMS) è un pilastro della teoria dei sistemi in tempo reale, introdotto in un fondamentale articolo del 1973 da Liu e Layland. Fornisce un metodo semplice ma potente per la schedulazione di un insieme di task indipendenti, preemptible e periodici su un singolo processore. Il principio fondamentale è assegnare a ciascun task una priorità fissa inversamente proporzionale al suo periodo. Un task che deve essere eseguito ogni 10 ms avrà una priorità maggiore rispetto a un task che viene eseguito ogni 100 ms.

L'importanza di RMS risiede nella sua ottimalità e nell'esistenza di un semplice test di schedulabilità. È dimostrato che si tratta di una politica di schedulabilità a priorità statica ottimale. Ciò significa che se un insieme di attività può essere schedulato da un qualsiasi algoritmo a priorità statica, può essere schedulato anche da RMS. La schedulabilità di un insieme di attività sotto RMS può essere determinata utilizzando un test del limite di utilizzo. Per un insieme di n attività, l'utilizzo totale del processore U è la somma del tempo di esecuzione C_i diviso per il periodo T_i per ciascuna attività i: U = Σ_{i=1}^{n} C_i/T_i. Liu e Layland hanno dimostrato che se l'utilizzo totale è minore o uguale a un limite specifico, [latex]U le n(2^{1/n}-1)[/latex], allora l'insieme delle attività è garantito essere pianificabile (ovvero, non verranno mancate le scadenze). Quando ‘n’ tende all'infinito, questo limite converge a [latex]ln(2) approx 0.693[/latex]. Ciò fornisce una condizione sufficiente, ma non necessaria, per la pianificabilità. È possibile utilizzare anche un test più preciso ma complesso, chiamato analisi esatta o analisi del tempo di risposta.

UNESCO Nomenclature: 1203
- Informatica

Tipo

Software/Algoritmo

Interruzione

Incrementale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • teoria delle code
  • ricerca operativa
  • primi lavori sugli algoritmi di pianificazione dei computer
  • sviluppo di sistemi operativi time-sharing

Applicazioni

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • analizzatori di schedulazione per sistemi a criticità mista
  • algoritmi di pianificazione a basso consumo energetico che adattano i tassi di attività
  • pianificazione partizionata per sistemi multi-core in tempo reale
  • rms adattivo per attività con tempi di esecuzione variabili nelle applicazioni di intelligenza artificiale
  • pianificazione dei pacchetti di rete negli switch di rete sensibili al tempo (TSN)
  • protocolli di prenotazione delle risorse per il cloud computing in tempo reale
  • framework di analisi compositiva per sistemi distribuiti in tempo reale su larga scala
  • analisi di schedulazione probabilistica per sistemi con tempi di esecuzione incerti
  • pianificazione consapevole della sicurezza per prevenire attacchi ai canali laterali basati sulla temporizzazione
  • co-pianificazione di attività in tempo reale e applicazioni non in tempo reale su un singolo processore
Argomenti correlati: pianificazione rate-monotonic, RMS, sistemi in tempo reale, algoritmo di pianificazione, priorità statica, attività periodiche, analisi di pianificabilità, limite di utilizzo, Liu e Layland, pianificazione ottimale.

Contesto storico

Pianificazione monotonica della velocità (RMS)

1970
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1973
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1970-01-01
1975-06-01
1980
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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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