Real time task model performance analysis——interrupt performance research

Transactions on Computer Science and Technology June 2014, Volume 3, Issue 2, PP.55-64

Real-time Task Model Performance Analysis ——Interrupt Performance Research Xinyuan Niu1, 2 Beijing Key Laboratory of Internet Culture and Digital Dissemination Research, Beijing Information Science & Technology University, Beijing 100101, China #

Email: niuxinyuan@bistu.edu.cn

Abstract This paper provides the study ideas and methods of task model performance. Based on Interrupt technique of embedded real-time operating system C/OS-II, to implement the application methods of measuring the Real-Time performance of system. By realtime task creating, scheduling, suspending, resuming, external event interruption mechanism, the time measuring function in the embedded real-time operating system, with C language, assembly language and operating system , By measuring running time of tasks and response time of interrupt, reflecting the system real-time performance. This paper study the model infrastructure of realtime task and interruption technology on μC/OS-II, The implementing methods includes the design of application, implement methods and technique. The results can be run on windows X system which is based on x86 platform. It can be used as a reference model of operating system task models, to achieve quantitative analysis on performance.

Keywords: Real-time Task Model; Real-time Task Performance; Interrupt Technique; Interrupt Performance

实时任务模型中的性能解析* ——中断性能研究 牛欣源 1, 2 北京信息科技大学 计算机学院，北京 100101 摘 要：本文主要提供了运用嵌入式实时操作系统C/OS-II中断技术，进行任务模型性能研究的一种研究思路和方法，基 于研究思路实现测量系统实时性能的应用方法。通过研究嵌入式实时操作系统μC/OS-II的实时任务的创建、调度、挂 起、恢复等基本操作，以及外部事件中断机制，时间测量函数等功能，结合C语言、汇编语言和操作系统的基本运用， 通过对任务运行时间和中断响应时间的测量，获取系统的实时性能。本文研究C/OS-II中断技术，并结合实时任务模型 的基本架构，实现方法采用实时内核应用程序的设计思路、实现方法，以及实现技术。该研究可以运行在基于x86平台的 windows X的操作系统上，可以作为研究操作系统实时任务模型的参考模型的性能指标的量化分析。 关键词：实时任务模型；实时任务性能；中断技术；中断性能

引言 针对目前对嵌入式系统的功能和性能需求日益增长，需要对其考量标准进行可行性规范化可操作化研 究。如何考核嵌入式系统的性能成为开发嵌入系统的关键和难点。通过研究实时任务模型要素，为嵌入式 系统开发提供一种可操作的考量。实时系统对逻辑和时序的要求非常严格，如果逻辑和时序出现偏差将会 引起严重后果。实时系统有软实时系统和硬实时系统。软实时系统仅要求事件响应是实时的，并不要求限 定某一任务必须在多长时间内完成；而在硬实时系统中，不仅要求任务响应要实时，而且要求在规定的时 *

该论文由网络文化与数字传播北京市重点实验室 2011 年开放课题，北京市属高等学校创新团队建设与教师职业发展计划项目 （IDHT20130519） ，北京市教委专项（PXM2013_014224_000042，PXM2014_014224_000067）资助.

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间内完成事件的处理。通常，大多数实时系统是两者的结合。关联因素包括CPU、主频、内存等参数。在现 有固定的软、硬件平台上，如何测试并找出决定系统实时性能的关键参数，并给出优化的措施和试验数 据，就成为一个具有普遍意义而值得探讨的问题，直接关系指导嵌入式软件开发的基本方案和基本方法。 采用实时操作系统作为技术支撑的作用在于，能够在规范任务模型及其性能指标的前提下，完成处理各种 突发的事件及其中断运用和实现。在该项研究中，衡量嵌入式软件及嵌入式实时操作系统的最主要、最具 有代表性的性能指标是中断响应时间。本文给出一种研究思路和技术方法，通过研究实时任务模型及性能 需求，利用C/OS-II中断技术，并结合实时任务模型的基本架构，采用实时内核应用程序的设计思路、实现 方法以及实现技术，对操作系统实时任务模型中的性能指标进行量化分析。该研究成果可以运行在基于x86 平台的windows 操作系统上。

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实时任务 目前嵌入式系统一般具有实时系统特征。实时系统开发中，一个应用通常由一组任务构成，每个任务

完成应用中的一部分功能，在内核调度下并发执行，为用户提供特定服务。嵌入式系统按照其实时系统特 征是否重要分为硬实时系统和软实时系统。实时任务是指其结束时间有严格时限要求的任务，任务执行必 须在时限范围内完成，该任务的功能才能得以保障和实现。 实时任务的分类方法有多种。 根据任务触发执行的周期划分，可以分为3类。 周期任务：周期任务是指按一定周期达到并请求运行，每次请求称为任务的一个任务实例，任务实例所 属任务的起始时刻称为该任务实例的到达时刻，任务实例被置为就绪态的时刻称为该任务实例的释放时刻。 偶发任务：在偶发任务中，虽然其任务实例的到达时刻不是周期性的，但相邻任务实例到达时刻的时 间间隔一定大于等于某个最小值，即偶发任务的各任务实例按照不高于某个值的速率到达。 非周期任务：非周期任务是指随机到达系统的任务。 在实时系统中，除去要求对任务的功能性设计达到需求之外，对任务得以触发执行的时间一般有严格 要求。如果一个任务未能在截止期限前完成执行，称该任务超时。实时任务超时对嵌入式系统造成的影 响，可以按照实时任务的设计的重要性进行分类。 强实时任务：通常是指那些必须在规定的时间内完成的任务，不允许它的任何任务实例超时。若有任 务实例未在截止期限内完成，则会对系统造成不可估量的损失。一般采用在最坏情况下，任务的响应时间 对强实时任务进行可调度性分析。如果存在最大响应时间大于截止时限的任务，则认为该系统的调度性不 满足需求。 准实时任务：通常是指允许任务超时，但若任务超时，该任务的计算结果无效。 弱实时任务：通常是指允许任务超时，但超时后的计算结果仍能使用，但使用效果随着超时时间的增 加而下降。 无论嵌入式系统实时性要求是否严格，对于任何嵌入式任务而言，实时性及响应时间都是需要提供的重 要的系统性能衡量指标。需要一种可操作的方法，对嵌入式系统软件及其实时任务进行性能考量和评价。 以上分析可得出，实时任务是嵌入式实时软件的应用功能单元，在操作系统对实时任务的管理和监控 下，获取对单一任务的监控和管理，因此，将嵌入式实时软件进行任务模型研究，有助于规范化和提取任 务级基本要素。对研究任务级，乃至应用程序级的性能提供方法和支持。 本文的研究目标在于，在嵌入式实时操作系统的支持下，根据应用程序的具体需求，能够提供一种方 法，实现实时任务的以上特征和目标。进而实现对嵌入式软件开发的性能需求提供一种可行的方法。

2

实时任务模型与构件 实时任务模型化研究的目的在于，控制影响嵌入式软件性能指标的最小程序单元。通过分析和研究， - 56 http://www.ivypub.org/cst

任务模型应包括以下基本构建和要素。 图1表示实时软件设计编程和运行层次结构。该图对实现实时应用程序功能设计接口和运行机制进行层 次划分。指明基于操作系统内核进行应用开发的编程层次和接口。从而形成实时应用程序内部结构。 具体业务逻辑功能 调用

调度

RTOS 内核系统函数接口

RTOS 内核任务调度管理

硬件系统 图1

实时软件结构图

实现具体实时应用业务逻辑一般采用分解任务的方法。将一个实时应用功能划分为多个并发执行的任 务。分配任务不同的优先级，赋予任务自主延迟功能，进行必要的任务通信，设置关键任务的中断响应。 明确任务的执行条件、中断条件和挂起条件等因素。每个任务是系统中一个独立的执行调度单位和资源分 配单位。如图1所示，调用RTOS内核系统函数接口，创建实时任务；任务的运行从接受内核调度开始，按 照自身流程设计循环执行。直至系统运行结束。 通过对实时应用功能划分及运行技术分析研究，总结出实时应用的基本构成单位和基本功能实现方 法。如图2所示。 实时应用软件功能运行界面

实时应用任务 1

实时应用任务 2

……

实时应用任务 n

实时操作系统内核

系统硬件平台 图2

3

实时应用业务逻辑功能划分

实时任务调度模型 实时任务的运行由操作系统内核的任务调度程序完成。为确保实时任务的性能能够达到应用需求，需

要对任务调度模型进行实时性能分析，任务调度的功能和性能直接对实时任务调度及其调度结果产生影 响。在任务调度程序及其性能的保证下，对实时任务的执行实施管理和控制，才能达到任务的性能要求。 嵌入式实时操作系统μC/OS-II任务调度程序，总是确保运行进入就绪任务中优先级最高的任务，工作 包括，确定哪个任务优先级最高，该任务运行。 当任务调度程序挑中并执行某个任务，如TaskStart()任务时，会出现两种情况： (1) 执行该任务时没有中断发生或者系统还没有响应中断，那么该任务就会调用延时函数将自身挂起， 延时函数会通过调用任务级调度函数，转去运行下一个任务。 (2) 执行该任务时系统响应了外部中断，那么应用程序保存完现场后进入中断服务程序，中断服务程序 - 57 http://www.ivypub.org/cst

在执行完保存CPU寄存器后，通过调用中断级的调度程序，转去运行下一个优先级最高的就绪任务。 任务级调度由函数OSSched()完成，中断级调度由函数OSIntExt()完成，该函数将在ISR中被调用，用来 退出中断服务子程序。两个函数分别调用了OS_TASK_SW()和OSIntCtxSw()两个汇编函数。任务级调度和中 断级调度的主要区别是，任务级调度需要保存CPU现场，OSIntExt()函数中调用任务切换已经保存了CPU现 场，所以只需要调用OSIntCtxSw()。任务调度含有两个基本工作，一个是让任务进入就绪态，一个是从就绪 任务中找出优先级最高的任务使其运行。 从以上分析得知，实时任务调度的两种层次和情形都可得到验证，其过程有确定的执行时间，有确定 的执行结果，确保实时任务模型中关于实时任务执行的周期性响应过程和响应时间。

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实时任务性能度量

4.1 性能 开发实时应用程序必须需要考察系统是否满足实时要求，而衡量实时性的指标主要从以下两个方面进 行判断： (1)中断延迟 中断延迟就是从一个外部事件发生，到相应的中断处理函数的第一条指令开始执行所需要的时间。很 多实时任务是靠中断驱动的，而且中断事件必须在限定的时限内处理，否则将产生灾难性后果，因此中断 延迟对于实时系统来说，是一个非常重要的指标。 (2)抢占延迟 也称调度延迟，抢占延迟就是从一个外部事件发生，到相应的处理该事件的任务的第一条命令开始执 行的时间。大多数实时系统都是处理一些周期性的或非周期性的重复事件，事件产生的频度就确定了任务 的执行时限，因此每次事件发生时，相应的处理任务必须及时响应处理，否则将无法满足时限。抢占延迟 就反映了系统的响应及时程度。 如果以上两个指标是确定的，可预测的，那么系统就具有确保系统实时的条件。 中断用于通知CPU有个异步事件发生。中断一旦被识别，CPU先保存部分或全部现场(Context)，即部分 或全部寄存器的值，后跳转到对应该中断专门的子程序执行，称为中断服务子程序(ISR)。中断服务子程序 做该中断事件处理，处理完成后，CPU转去执行规定程序代码。由于μC/OS-II属于可剥夺型内核，规定程 序代码为就绪态的优先级最高的任务， 中断来到时并不一定马上被CPU识别，也许是因为中断被μC/OS-Ⅱ或用户应用程序的某个任务关闭， 或者是因为CPU还没执行完当前指令。一旦CPU响应了这个中断，CPU的中断向量跳转到中断服务子程序， 中断服务子程序保存CPU寄存器，一旦做完，用户中断服务子程序通知μC/OS-Ⅱ进入中断服务子程序了， 办法是调用OSIntEnter()或者给OSIntNesting直接加1。然后用户中断服务代码开始执行。用户中断服务中做 的事要尽可能地少，要把大部分工作留给任务去做。用户中断服务完成以后，要调用OSIntExit()。对被中断 了的任务说来，如果没有高优先级的任务被中断服务子程序激活而进入就绪态，OSIntExit()只占用很短的运 行时间。进而，在这种情况下，CPU寄存器只是简单地恢复并执行中断返回指令。如果中断服务子程序使一 个高优先级的任务进入了就绪态，则OSIntExit()将占用较长的运行时间，因为这时要做任务切换。新任务的 寄存器内容要恢复并执行中断返回指令。这也是可剥夺型实时系统与前后台系统和不可剥夺系统的一个重 要区别。

4.2 度量指标 采用度量系统性能指标的技术路线，主要通过实时操作系统中任务的创建和调度、中断的设置与嵌套 的工作原理；实现实时中断的应用编程及性能指标的验证，实施内容包括任务执行过程中的中断设定、测 - 58 http://www.ivypub.org/cst

试、响应时间的计算等，对应用任务的中断性能进行测定和验证。 对于可剥夺型内核，则要先调用一个特定的函数，该函数通知内核即将进行中断服务，使得内核可以 跟踪中断的嵌套。对于 μC/OS-Ⅱ说来，这个函数是OSIntEnter()。 中断响应 ＝ 中断延迟 + 保存CPU内部寄存器的时间 + 内核进入中断服务函数执行时间 中断响应是系统在最坏情况下的响应中断的时间，例如，某系统100次中有99次在5μs之内响应中断， 只有一次响应中断的时间是50μs，只能认为中断响应时间是50μs。 通过对以上对μC/OS-Ⅱ系统中实时任务，中断机制以及中断响应时间的理论测量方法的论述，结合操 作系统任务和中断技术的运用，利用μC/OS-Ⅱ中提供的系统函数，设计应用程序。

4.3 度量方法 通过研究和应用实时操作系统中任务创建和调度、中断的设置与嵌套的工作原理，实现实时中断的编 程及响应时间等性能指标的验证。具体包括如何在任务执行过程中完成中断设定、测试、响应时间的计算 等等，通过测试和验证结果，完成监控和管理应用任务的中断性能。通过监控实时中断的发生到响应的整 个过程，实现中断技术在实时应用程序中的应用及操作，为设计实现具有实时性能的实时任务提供支持， 为设计实现具有实时性能的应用程序提供支持。运用C语言编程及操作系统任务和中断的相关技术，另外需 要用到少量的汇编技术。研究方法及内容包括μC/OS-Ⅱ源代码资源，操作系统任务和中断机制，实时系统 任务和中断的处理方式，通过C语言和汇编语言程序设计，完成多个任务创建和中断设置和响应，并实现任 务运行时间和中断响应时间的测量。关键度量方法及步骤包括： (1)

创建多个任务，显示当前运行的任务

(2)

创建自定义的中断服务程序

(3)

测量任务运行时间和中断响应时间

在应用程序中创建6个任务TaskStart，Task1，Task2，Task3，Task4，TaskClk。其中，TaskStart任务用 于完成初始化显示，更改时钟节拍频率，测试CPU利用率，创建其余5个任务和侦听中断功能，为应用程序 的核心任务，所以赋予最高的优先级。Task1任务用于侦听来自TaskStart，Task2和Task3三个人物发来的消 息，消息内容为发送方任务名称，Task1任务并负责显示该消息。Task2和Task3任务用于不停地发送消息， 消息内容为该任务的任务名称，用于检测中断服务是否工作。Task4任务完成简单的延时工作。TaskClk任务 显示当前的时间。 μC/OS-Ⅱ提供了PC_ElapsedStart()和PC_ElapsedStop()一组时间测量函数，使用这两个函数来实现任务 运行时间的测量和中断时间的测量。 为了实现可剥夺型内核中断机制，在中断服务程序保存完CPU寄存器后调用OSIntExit()函数，该函数会 先判断当前被中断的任务是否优先级最高任务，如果不是则从任务就绪表中找出所有就绪任务中优先级最 高的任务，然后执行中断级任务切换。由于赋予了TaskStart任务最高的优先级，所以每次执行中断返回会返 回到TaskStart任务。 无 论 是 执 行 任 务 级 切 换 OS_TASK_SW() ， 还 是 中 断 级 切 换 OSIntCtxSw() ， 都 需 要 调 用 一 个 函 数 OSTaskSwHook()。因此，在OSTaskSwHook()函数中加入时间统计功能，可以实现在每次任务切换时，统计 任务的运行时间。 任务响应了外部中断事件进入中断处理子程序，保存完CPU现场后等工作后调用事件统计功能函数可以 实现中断响应时间的测量。 应用程序总体设计图见图3。

4.4 度量步骤 由设计方案实施。实时系统的设计过程包括如何把应用问题分割成多个任务，每个任务都是应用程序 - 59 http://www.ivypub.org/cst

需要的并发功能中的一个，都被赋予确定的优先级，有一组CPU寄存器和堆栈空间。通过创建8个任务，包 括系统默认创建的空闲任务和统计任务，设计两个中断服务子程序UserISRPend和UserISRResume，分别用 来挂起和恢复任务Task2，然后通过消息邮箱机制控制当前运行任务的显示，最后调用PC服务显示各个任务 运行情况和中断响应时间。

图3

应用程序技术框架图

在设计方案中，主要设计并解决以下问题。 (1)

μC/OS-II中建立应用程序的主要流程

(2)

创建多个任务及系统实现任务调度

(3)

测量任务的运行时间

(4)

创建中断服务子程序和测量中断响应时间

篇幅所限，下面只对以上技术中部分内容进行描述。 4.4.1

测量任务运行时间 (1)

时间测量函数的功能和应用

μC/OS-II系统的PC服务中有3个函数PC_ElapsedInit()，PC_ElapsedStart()，和PC_ElapsedStop()。其中 PC_ElapsedStart() 函数负责配置相关的寄存器并启动 Timer2，Timer2 是一个8 位定时器，带有一个预分频 器、一个后分频器和一个周期寄存器。当将预分频器和后分频器设置为最大值时，其溢出时间与16 位定时 器 的 相 同 。 PC_ElapsedStop() 函 数 功 能 是 计 算 花 费 的 时 间 。 PC_ElapsedInit() 函 数 是 初 始 化 PC_ElapsedOverhead，这个变量表示的是时间就是 Timer2 配置好并开始计数后，接着执行PC_ElapsedStop() 直至 PC_ElapsedStop() 返回时，其间所执行代码花费的时间。 (2)

测量程序代码的执行时间

PC_ElapsedStart() 与 PC_ElapsedStop() 函数联合使用，可以测量程序代码的执行时间。 在调用PC_ElapsedStart() 或 PC_ElapsedStop()之前，一定要调用PC_ElapsedInit()。 如一段需测量的程序，如下所示，进行程序的设计和编码。 PC_ElapsedStart() /*.......测量的程序.......*/ PC_ElapsedStop() 这段被测量的程序代码，总共花去的时间为: PC_ElapsedStart() 中 OS_EXIT_CRITICAL() 的时间 + 测量 - 60 http://www.ivypub.org/cst

的程序的时间+ 包括PC_ElapsedStop()中outp(TICK_T0_8254_CWR,TICK_T0_8254_CTR2_LATCH)之前所有 语句的时间。也就是说，在这个总的时间中，去掉“需测量程序的时间”后的时间，也就是 PC_ElapsedOverhead 。所以这个测量时间比较准确。 (3)

将时间测量函数和任务切换函数相结合

无论是执行任务级的切换OS_TASK_SW()，还是中断级的切换OSIntCtxSw()，都需要调用一个函数，那 就是OSTaskSwHook()函数。于是在OSTaskSwHook()函数中加入时间统计功能，就可以实现在每次任务切换 时，统计任务的运行时间。 OSTaskSwHook()函数是系统定义的一个可扩展函数，重新定义该函数需要将OS_CPU_HOOKS_EN 置 为0。重新定义OSTaskStatHook()函数可以扩展统计功能，该函数每秒被OSTaskStat()函数调用一次，用该函 数来实现所有的任务运行时间及其总和，以及每个任务所占总时间的比率。 OSTaskStatHook()每秒钟都会被OSTaskStat()调用一次。用户可以用OSTaskStatHook()来扩展统计功能。 例如，用户可以保持并显示每个任务的执行时间，每个任务所用的CPU份额，以及每个任务执行的频率等 等。OSTaskStatHook()没有任何参数，也不返回任何值。 OSTaskSwHook() 函 数 首 先 调 用 PC_ElapsedStop() 函 数 得 到 当 前 任 务 的 运 行 时 间 ， 接 着 调 用 PC_ElapsedStart() 函 数 开 始 下 一 次 统 计 ， 再 接 着 得 到 指 向 当 前 任 务 的 任 务 控 制 块 扩 展 ， 即 该 任 务 的 TASK_USER_DATA指针，然后判断该任务是否正确定义了一个TASK_USER_DATA数据结构，如果正确， 则更新该任务的TASK_USER_DATA数据结构中的相关信息。 OSTaskStatHook()函数在每次调用的时候将所有的任务的总运行时间加起来，并显示每个任务的运行信 息，然后计算每个任务的相对CPU占有率。 4.4.2

中断服务子程序测量中断响应时间

μC/OS-II中，中断服务子程序要用汇编语言编写。如果使用的C语言编译器支持内嵌汇编语言，可以直接 将中断服务子程序代码放在C语言的程序文件中。为了降低汇编编码带来的开发难度，所以采用如下方法。 首先应将CPU全部寄存器推入当前任务栈，然后调用OSIntEnt()函数或者将OSIntNesting加1告诉系统正在 做中断服务。接着查看是否是中断的第一层，如果是，立即将堆栈指针保存到这个任务的任务控制块OS_TCB 中，目的是能够指向中断后的返回。接着执行中断需要实现的功能，代码量要尽量少。再接着调用中断脱离 函数OSIntExit()，标志中断服务子程序结束。最后将保存的寄存器值恢复，然后执行中断返回指令。 在执行自定义中断代码前，通过time1 = PC_ElapsedStop()语句，将中断响应时间存入time1全局变量 里，此时需要关中断，目的是避免计算时因有别的中断到来，导致计算结果错误。然后调用 PC_ElapsedStart()开始下一次计时。在进入UserISRPend之前，在应用程序已经判断有中断到来之后，必须先 调用PC_ElapsedStop()和PC_ElapsedStart()，确保计算的时间结果只是中断响应时间，不包含执行其他语句的 时 间 。 进 入 UserISRPend 之 前 关 中 断 ， 在 UserISRPend 内 再 开 中 断 ， 目 的 是 确 保 能 安 全 正 确 的 进 入 UserISRPend。

4.5 度量结果 由于中断响应时间是系统在最坏的情况下响应中断的时间，所以为了结果的准确性，采取多次测量取 最大的值的方法。由于程序有可重复测量的功能，所以每次启动程序后，分别测量10次。响应时间与系统 硬件和承载平台有关系，所以在不同硬件环境和承载平台会测试出不一样的结果。并且和当前平台的负荷 有关，换句话说和当前系统的CPU利用率有关。当前承载系统其他程序占用CPU高就会导致中断响应时间响 应的增长。 两台PC机分别配置如下。PC1：华硕A8F，windows 7 旗舰版32位（版本6.1 7600），处理器 Intel T2050 @1.60GHz(2CPUS)，内存1.5G DDR2 。PC2：ThinkPad T400s（28152CC），windows 7 旗舰版32位（版本 - 61 http://www.ivypub.org/cst

6.1 7600），处理器 Intel 酷睿2双核 SP9400 @2.4GHz（2CPUS），内存 2G DDR3。 4.5.1

对PC1测量的结果（单位μs） (1)

第一次测量

系统打开了word2007，迅雷，j2EE服务器，Microsoft Security Essentials,UltraEdit，CPU利用率为8%到 20%之间，物理内存利用率为80%。测量20次，其中每启动应用程序一次测量10次。 第一次启动测试结果，如表1所示。 表1

第一次测量的第一次启动测试结果

UserISRPend响应时间

4

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4

5

4

5

5

4

5

5

UserISRResume响应时间

5

4

5

5

4

4

5

4

5

5

第一次启动测试结论：UserISRPend响应时间取第一行所有测试间的最大值5μs，UserISRResume响应 时间取第二行所有测试时间的最大值5μs。 第二次启动测试结果，如表2所示。 第一次测量的第二次启动测试结果

表2 UserISRPend响应时间

3

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3

3

4

4

4

3

3

UserISRResume响应时间

4

3

4

4

4

4

4

3

3

3

第二次启动测试结论：UserISRPend响应时间取第一行所有测试间的最大值4μs，UserISRResume响应 时间取第二行所有测试时间的最大值4us。 (2)

第二次测量

系统打开了Microsoft Security Essentials，CPU利用率为0%到3%之间，物理内存利用率为60%。测量20 次，其中每启动应用程序一次测量10次。 第一次启动测试结果，如表3所示。 表3

第二次测量的第一次启动测试结果

UserISRPend响应时间

1

2

2

1

2

2

2

1

1

2

UserISRResume响应时间

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

第一次启动测试结论：UserISRPend响应时间取第一行所有测试间的最大值2μs，UserISRResume响应时 间取第二行所有测试时间的最大值2μs。 第二次启动测试结果，如表4所示。 表4

第二次测量的第二次启动测量结果

UserISRPend响应时间

2

2

2

1

1

2

2

1

1

4

UserISRResume响应时间

4

2

2

2

1

1

2

2

2

2

第二次启动测试结论：UserISRPend响应时间取第一行所有测试间的最大值4μs，UserISRResume响应 时间取第二行所有测试时间的最大值4us。 4.5.2

对PC2测量的结果（单位μs） (1)

第一次测量

系统打开了word2007，迅雷，j2EE服务器，Avast，QQ2010，CPU利用率为6%到14%之间，物理内存利 用率为60%。测量20次，其中每启动应用程序一次测量10次。 - 62 http://www.ivypub.org/cst

第一次启动测试结果，如表5所示。 第二次测量的第一次启动测试结果

表5 UserISRPend响应时间

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2

2

3

3

3

2

2

2

2

UserISRResume响应时间

3

3

2

2

2

2

2

2

2

3

第一次启动测试结论：UserISRPend响应时间取第一行所有测试间的最大值3μs，UserISRResume响应 时间取第二行所有测试时间的最大值3μs。 第二次启动测试结果如表6所示。 第二次测量的第二次启动测试结果

表6 UserISRPend响应时间

3

3

2

3

3

3

3

3

3

2

UserISRResume响应时间

3

3

3

3

3

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2

3

3

3

第二次启动测试结论：UserISRPend响应时间取第一行所有测试间的最大值3μs，UserISRResume响应 时间取第二行所有测试时间的最大值3us。 第二次测量

(2)

系统打开了Avast，CPU利用率为0%到2%之间，物理内存利用率为50%。测量20次，其中每启动应用程 序一次测量10次。 第一次启动测试结果如表7所示。 第二次测量的第一次启动测试结果

表7 UserISRPend响应时间

0

0

1

1

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0

1

1

1

1

UserISRResume响应时间

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

第一次启动测试结论：UserISRPend响应时间取第一行所有测试间的最大值1μs，UserISRResume响应 时间取第二行所有测试时间的最大值1us。 第二次启动测试结果如表8所示。 第二次测量的第二次启动测量结果

表8 UserISRPend响应时间

1

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0

1

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1

1

1

1

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UserISRResume响应时间

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0

1

1

1

第二次启动测试结论：UserISRPend响应时间取第一行所有测试间的最大值1μs，UserISRResume响应 时间取第二行所有测试时间的最大值1us。

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实时任务度量结果分析及结论 对PC1、PC2测量结果的分析：从测量的结果看，当每一次启动后，测量的结果波动并不大，这和PC机

的操作系统windows7的稳定性有必然的联系。在对PC2的第二次测量中，出现了响应时间为0 的情况，这并 不代表应用程序没有中断响应时间，而是应用程序设计实现的一个缺陷，即用整数表示中断时间和任务运 行时间造成的。更标准应该用浮点数来表示。问题原因是测量时采用的时间统计函数PC_ElapsedStart()和 PC_ElapsedStop()的算法中用到了按位与运算，而按位与操作是不支持浮点数的。在现用该平台下，暂无解 决方法。

REFERENCES [1] Jinmin. Embedded Systems - composition, theory and design of programming. Beijing: People Post Press,2005 - 63 http://www.ivypub.org/cst

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【作者简介】 牛欣源（1965-），女，黑龙江哈尔滨市人，工学学士，副教授，研究方向为系统软件技术、程序设计方法，1982年西安电子 科技大学计算机系计算机科学专业。Email: niuxinyuan@bistu.edu.cn

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