案例分析题

试题三
阅读以下关于嵌入式实时系统相关技术的叙述,在答题纸上回答下来问题。

【说明】

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。

问答题

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

特征分类 简单任务(simple task) 复杂任务(complex task)
静态/动态 (a) (b)
连续/非连续 (1) (2)
子系统的独立性 (3) (4)
顺序/并行执行 (5) (6)
单一性/混合型 (7) (8)
工作原理 (9) (10)
线性/非线性 (11) (12)
上下文相关性 (13) (14)
规律/不规律 (q) (r)
表面属性 (s) (t)
【正确答案】

(1)(d)
(2)(c)
(3)(e)
(4)(f)
(5)(g)
(6)(h)
(7)(i)
(8)(j)
(9)(k)
(10)(l)
(11)(n)
(12)(m)
(13)(o)
(14)(p)

【答案解析】
问答题

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。

【正确答案】

BMTS的消息通信网络主要特征:能适配不同的传输介质,以及适配不同的协议,屏蔽不同协议之间的差异,简化通信过程降低系统复杂度。
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:传输速率固定的消息。
时间触发消息:以时间作为触发方式,到达时间点便触发相应消息。
具有时间触发消息能力的网络总线:航空电子全双共交换式以太网(AFDX)。时间触发以太网(TTE)。

【答案解析】