嵌入式实时系统多媒体通信性能优化技术的研究

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随着电子技术的不断发展,嵌入式系统越来越广泛应用于控制、消费、通讯等电子产品,并且随着数字信号处理与人机交互界面等相关技术的不断成熟,嵌入式多媒体应用数量也迅猛上升。随着无线和有线通信技术的迅猛发展,利用不断改善的网络技术作为多媒体数据传送和共享的载体使得“无所不在的计算技术”的概念越来越成为可能,而作为“普适计算”的许许多多终端载体在现有网络技术条件下如何优化自身的处理能力,最大化的发挥和利用现有的技术成果逐渐成为一个重要的研究课题。TCP/IP 协议作为一种成熟的网际互联手段和事实标准,毫无疑问可以作为嵌入式系统连入互联网的首选协议。但是在嵌入式系统中,硬件资源较少,通常缺乏足够的CPU 和存储器资源来支持整个TCP/IP 协议簇。因此,必须针对不同的网络应用对协议栈进行删减,保留其基本功能,以满足网络应用的需要。而多媒体通信作为一种重要的应用领域,随着网络技术和计算技术的发展获得了越来越多的应用,而其中重要的一个研究主题就是协议处理的和实时任务调度的效率。传统的实时调度算法有着良好的理论模型,但是由于忽略的许多系统开销,其性能有待提高。本文是基于十五预研项目“嵌入式实时操作系统”的网络协议组件实现做为依托的研究课题,首先分析了实时系统和调度算法、TCP/IP 协议和最主流的BSD实现方式,之后描述了对其裁减、优化的方法以及实现步骤。之后,立足于多媒体通信的周期性和实时性等特点提出了一种延迟抢占的策略,并利用建立在操作系统一般进程调度器的基础上,增加了一个类似于回调函数的调度层次来完成QoS 实现架构,给出了实现方法。经分析证明,该实现方法在仿真多媒体通信与传统任务共存,并处于较高系统负载的情况下具有良好的实际效果。
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