学位论文简介

汽车电子系统从传统嵌入式计算系统演化为信息物理系统（Automotive Cyber Physical Systems ，ACPS），其动态性不断增强，使传统静态计算资源分配难以满足需求，亟需动态分配以响应系统动态变化、高效利用资源并满足安全需求。当前主流 ACPS 呈分布式计算架构，资源分配关键工作是在多个分布异构的计算单元上调度含优先约束任务的功能应用，但现有方法难以应对动态随机到达的混合关键性功能应用，且无法响应运行时驾驶员避免安全伤害能力的变化。未来ACPS 将向中央集中式架构演进，依赖高性能多核系统支持多应用并行运行，但高效动态管理核间共享资源仍是挑战。针对上述问题，本文进行了以下研究工作：

（1）提出了面向分布式异构 ACPS 的主动策略混合关键级多功能动态调度方法。针对现有方法被动处理关键级特性导致高截止期限错失率的局限，将流量整形思想纳入调度框架，通过自适应优先处理高关键级功能，显著降低了高关键级功能及整体的截止期限错失率。

（2）提出了面向分布式异构 ACPS 的功能安全约束下伤害可控性感知的多功能调度方法。通过将驾驶员对安全伤害避免能力（即伤害可控性）纳入功能可靠性需求建模，并设计两阶段调度方案，该方法可动态响应伤害可控性变化，减少资源占用，同时满足实时可靠的功能安全需求。

（3）提出了面向中央集中式 ACPS 的多核系统末级缓存与内存带宽的低延迟在线划分方法，并实现了低延迟的资源管理器。通过分析共享资源对应用性能及其相互影响，提出低复杂度的在线的资源划分方法，显著提升系统性能并降低分配延迟。

主要学术成果

[1] Yang Bai, Yizhi Huang, Guoqi Xie, Renfa Li, Wanli Chang, ASDYS: Dynamic Scheduling Using Active Strategies for Multifunctional Mixed-Criticality Cyber-Physical Systems，IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2021, 17(8): 5175-5184 （SCI 一区）

[2] Guoqi Xie, Yang Bai, Wei Wu, Yanwen Li, Renfa Li, and Keqin Li, Human-Interaction-aware Adaptive Functional Safety Processing for Multi-Functional Automotive Cyber-Physical Systems, ACM Transactions on Cyber-Physical Systems, 2019, 3(4): 1–25  （EI）

[3] Yang Bai，Yizhi Huang，Si Chen，Renfa Li, PaLLOC: Pairwise-based Low-Latency Online Coordinated Resource Manager of Last-Level Cache and Memory Bandwidth on Multicore Systems, IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems （SCI 二区，Under review）

[4] Hongfang Gong, Renfa Li, Yang Bai, Jiyao An, Keqin Li, Message response time analysis for automotive cyber–physicalsystems with uncertain delay: An m/ph/1 queue approach, Performance Evaluation, 2018, 125: 21-47 （SCI 四区，CCF B类）

[5] Hongfang Gong， Renfa Li, Jiyao An, Yang Bai, Keqin Li，Quantitative Modeling and Analytical Calculation of Anelasticity for a Cyber-Physical System，IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems，2020，50(11):4746-4761 （SCI 一区，CCF B类）