(实时系统性能测试指标.docVIP

Rhealstone Rhealstone是系统实时性的测量基准之一，Rhealstone方法对ERTOS中六个关键操作的时间量进行测量，并将它们的加权和称为Rhealstone数。这六个时间量如下： 任务切换时间(task switching time)，也称上下文切换时间，定义为系统在两个独立的、处于就绪态并具有相同优先级的任务之间切换所需要的时间。它包括三个部分，即保存当前任务上下文的时间、调度程序选中新任务的时间和恢复新任务上下文的时间。切换所需的时间主要取决于保存任务上下文所用的数据结构以及操作系统采用的调度算法的效率. 抢占时间（preemption time），即系统将控制从低优先级的任务转移到高优先级任务所花费的时间。为了对任务进行抢占，系统必须首先识别引起高优先级任务就绪的事件，比较两个任务的优先级，最后进行任务的切换，所以抢占时间中包括了任务切换时间。 中断延迟时间（interrupt latency time），指从中断第一条指令所持续的时间间隔．它由四部分组成，即硬件延迟部分(通常可以忽略不计)、ERTOS的关中断时间、处理器完成当前指令的时间以及中断响应周期的时间。 信号量混洗时间(semaphore shuffling time)，指从一个任务释放信号量到另一个等待该信号量的任务被激活的时间延迟。在ERTOS中，通常有许多任务同时竞争某一共享资源，基于信号量的互斥访问保证了任一时刻只有一个任务能够访问公共资源。信号量混洗时间反映了与互斥有关的时间开销，因此也是衡量ERTOS实时性能的一个重要指标。 死锁解除时间(deadlock breaking time)，即系统解开处于死锁状态的多个任务所需花费的时间。死锁解除时间反映了RTOS解决死锁的算法的效率。 数据包吞吐率(datagram throuShput time)，指一个任务通过调用ERTOS的原语，把数据传送到另一个任务去时，每秒可以传送的字节数。 关键的性能指标分析 一个实时操作系统的实时性能的主要评测指标包括上下文切换时间，抢占时间，中断延迟时间，信号量混洗时间。具体含义如下： 上下文切换时间 上下文切换时间也称任务切换时间(task switching time)，定义为系统在两个独立的、处于就绪态并且具有相同优先级的任务之间切换所需要的时间。它包括三个部分，即保存当前任务上下文的时间、调度程序选中新任务的时间和恢复新任务上下文的时间。切换所需的时间主要取决于保存任务上下文所用的数据结构以及操作系统采用的调度算法的效率。产生任务切换的原因可以是资源可得，信号量的获取等。任务切换是任一多任务系统中基本效率的测量点，它是同步的，非抢占的，实时控制软件实现了一种基于同等优先级任务的时间片轮转算法。影响任务切换的因素有：主机CPU的结构，指令集以及CPU特性。 任务切换过程增加了应用程序的额外负荷。CPU的内部寄存器越多，额外负荷就越重。任务切换所需要的时间取决于CPU有多少寄存器要入栈。实时内核的性能不应该以每秒钟能做多少次任务切换来评价，RTOS中通常是1微秒左右。 Figure 。1.: Context Switch Time T1 = TIME START FOR FUNCTION “OS_TASK_SW()”(任务切换宏) T2 = TIME END FOR FUNCTION “OS_TASK_SW()” CST= T2-T1 抢占时间（preemption time） 抢占时间即系统将控制权从低优先级的任务转移到高优先级任务所花费的时间。为了对任务进行抢占，系统必须首先识别引起高优先级任务就绪的事件，比较两个任务的优先级，最后进行任务的切换，所以抢占时间中包括了任务切换时间。 它和任务切换有些类似，但是抢占时间通常花费时间更长。这是因为执行中首先要确认唤醒事件，并评估正在运行的任务和请求运行的任务的优先级高低，然后才决定是否切换任务。实质上，所有的多处理任务可以在执行期间动态分配优先级，所以，抢占时间也是衡量实时性能的重要指标。 Figure 2.2: Preemption Time PT = T2 – T0 中断延迟(Interrupt Latency) 中断延迟时间是指从接收到中断信号到操作系统做出响应，并完成进入中断服务例程所需要的时间。多任务操作系统中，中断处理首先进入一个中断服务的总控程序，然后才进入驱动程序的ISR。 中断延迟时间＝最大关中断时间＋硬件开始处理中断到开始执行中断服务例程第一条指令之间的时间。 硬件开始处理中断到开始执行中断服务例程的第一条指令之间的时间由硬件决定，所以，中断延迟时间的长短主要取决于最大关中断的时间。硬实时操作系统的关中断时间通常是几微秒，而Linux最坏可达几毫秒。 Fi