PXI设备的自动测试系统实时性能分析.docVIP

基于PXI设备的自动测试系统实时性能分析 信朝阳，刘亚斌，周强 （北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191） 摘要：为了测试常用自动测试系统Windows和RTX的实时性能，选取最为典型的两项性能指标进行实验研究，分别采用硬件时钟计数法和交替获取释放信号量的方法，对中断响应时间和上下文切换时间进行了测试，测试过程中对自动测试系统施加渐变负荷，得出负荷严重影响实时性能的结论，同时对实验数据进行了计算和比较分析，得出Windows具有弱实时性响应时间在毫秒级，而RTX具有强实时性响应时间在微秒级的结论，并提出了两种自动测试系统的应用环境。 关键词：自动测试系统；实时性能；中断响应时间；上下文切换时间 中图分类号：TP31 文献标识码：A Analysis to the Real Time Performance of ATS Based on PXI Device XIN Chao-Yang，LIU Ya-Bin，ZHOU Qiang (Beijing University of Aeronautics and Astronautics, School of Automation Science and Electrical Engineering, Beijing 100191, China) Abstract：semaphore continuously. Through adding different burden, we get the conclusion that the performance is influenced seriously by the level of burden. At the same time, the data are calculated and analyzed, we get another important conclusion that Windows has weak real time performance and the response time is in the level of millisecond, while RTX has strong real time performance and the response time is in the level of microsecond. At last, we have a recommendation about the suitable application. Key words：Windows[2]是功能最为完善、应用最为广泛、最为人们所熟知的测试系统，它在各方面都有出色表现，但在实时性这一点上尚有很大的提升空间；Ardence公司推出的RTX是Windows系统下的强实时扩展模块，它不对系统做任何更改就能大幅度提高实时性能；WindRiver公司推出的Vxworks是一种嵌入式的实时操作系统，它是严格的绝对的强实时性的操作系统，响应时间在纳秒级。 对于自动测试系统的实时性能尚没有可靠的明确的参数指标可供参考，工程人员对实时性的认识模糊，因此我们要设法对它的关键性能指标进行测量，获得具有一定参考意义的数据参数，在测试过程中，要全面考虑可能的影响实时性能的因素，并总结出一般的通用的规律，对响应时间有量级上的定性。 2 实时性能指标 如何具体操作来有效衡量自动测试系统的实时性能，就要求有具体的性能指标来限定，只有各项参数都严格达到一定的指标要求，才能定性测试系统确具有强实时性。评估实时性能的几项性能指标：上下文切换时间[3]、中断响应时间、系统调用延时等，它们都可以作为考察实时性能的重要技术标准。 2.1 中断响应时间 计算机接收到中断信号到操作系统做出响应，并完成切换转入中断服务程序的时间。对于占先式内核，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。中断响应时间等于关中断的最长时间+保护CPU内部寄存器的时间+进入中断服务函数的执行时间+开始执行中断服务例程的第一条指令的时间。中断响应时间是系统在最坏情况下响应中断的时间，也是系统实时性能的重要体现。 2.2上下文切换时间 从当前运行任务的最后一条指令放弃CPU使用权到下一个就绪任务的首条指令开始执行的时间为上下文切换时间。分为任务分派时间、保存当前任务上下文时间和恢复下一任务上下文时间三个部分。上下文的保存对象为CPU寄存器的内容，切换的时候数据会保存在任务自己的堆栈内。上下文恢复的操作正好相反。保存的寄存器数量越多，上下文切换的工作量越大。 3 实时性测量方法 能够通过一定的技术手段对影响实时性能的各项技术指标进行逐个测量，无疑是最为理想的情况，对于我们深刻了解自动测试系统的实时