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无线传感器网络技术作为一个极具应用前景的技术,已经成为当前研究的热点。传感器节点是无线传感器网络最基本的构成元素,而运行在传感器节点的操作系统,能够有效地管理和使用有限的节点资源,并完成大量的数据采集、数据处理和数据转发任务。调度器是操作系统的核心,是操作系统能够出色完成各项任务的关键部件。设计一个能有效利用传感器节点有限资源的调度器,为操作系统提供高度的性能保证,是一项非常重要的研究内容。无线传感器节点操作系统调度器的设计要符合无线传感器网络实际应用的特点,能为不同的应用提供合理的调度机制。调度器的设计主要从调度的并发模型、调度的实时性以及调度器设计过程中对内存和处理器资源的使用这三个关键要素进行考虑。本文研究分析已有操作系统调度器特点的基础上,设计并实现了操作系统的调度器。主要研究内容如下:
⑴设计了一种可以同时运行线程调度、微程调度和后台事务调度的具有多级混合调度机制的调度器。
⑵设计并实现了操作系统的线程调度机制。线程调度采用了固定优先级的调度策略,并针对无线传感器节点硬件资源有限的特点,对线程的创建过程及线程状态做了特定的设计。
⑶提出了微程的概念,设计并实现了操作系统的微程调度机制。微程是一种新的调度单位,采用了事件驱动的并发模型和具有实时性的EDFI(Earliest Deadline First withDeadline Inheritance)调度算法,为系统提供了实时性保证。
⑷改进了EDFI调度算法中访问共享资源的表示方式。论文采用资源集合的方式,改进了EDFI调度中共享资源访问的表示方式,减少了微程调度中对内存的使用。
⑸实验验证了操作系统调度器中线程调度与微程调度机制的可行性与正确性。