基于多核處理器的節(jié)能調(diào)度算法研究

【摘要】：近年來,處理器的能耗問題日益突出,單處理器到多核處理器,雖然在性能上有所提高,但同時導(dǎo)致了更多的能量消耗,不僅引發(fā)了難以解決的散熱問題,還導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性下降。因此,在滿足時間約束條件下,如何盡可能的降低系統(tǒng)能耗,已經(jīng)成為多核處理器實時節(jié)能調(diào)度領(lǐng)域的研究熱點。 已有算法的研究重點在于如何充分利用任務(wù)的實際執(zhí)行時間α,遠小于最壞情況執(zhí)行時間ωi所產(chǎn)生的動態(tài)空閑時間以及任務(wù)在時限之前完成而產(chǎn)生的靜態(tài)空閑時間,設(shè)計速率調(diào)度算法來合理降低處理器核電壓/頻率,達到同時滿足硬實時任務(wù)時限約束與最少能耗的統(tǒng)一目標。本文在利用空閑時間降低速率的同時,盡量減少處理器切換電壓/頻率所造成的能耗。 本文的主要工作如下： (1)提出一種新的多核處理器節(jié)能調(diào)度算法,該方法基于空閑時間回收策略和盡量減少處理器頻率切換造成的能耗。首先獲得前面執(zhí)行任務(wù)的平均任務(wù)執(zhí)行比率,來估算下一個任務(wù)的執(zhí)行速率,從而將其映射到速率最相近的處理器上,以減少處理器改變速率時所消耗的能耗。并通過讓相鄰的兩個任務(wù)共享處理器上的空閑時間來降低處理器的執(zhí)行速率,從而達到減少能耗的目的。通過理論推導(dǎo)和分析,將新算法與近三年來的算法進行對比測試,結(jié)果表明在大部分條件下,新算法能夠獲得更好的節(jié)能效果。 (2)根據(jù)大量測試數(shù)據(jù),深入分析了影響算法節(jié)能效率的因素以及算法的調(diào)度約束條件和算法的適用條件,進而提出了三種改進算法TR-SS2(負載均衡策略)、ESR-SS2-CE和ESR-SS2-M,增加對速度的約束條件,分別采用估算速度和最大速度來確定單處理器上的執(zhí)行速度。并將改進算法與已有算法對比測試分析,結(jié)果表明改進算法能夠取得更好的節(jié)能效果。 【關(guān)鍵詞】：多核處理器 節(jié)能調(diào)度算法 估算速率 空閑時間
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP301.6;TP332
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文的工作安排12-13
• 第2章 系統(tǒng)模型13-16
• 2.1 處理器模型13
• 2.2 任務(wù)模型13-14
• 2.3 問題假設(shè)14-15
• 2.4 屬性定義15-16
• 第3章 ESR-SS2節(jié)能調(diào)度算法實現(xiàn)16-29
• 3.1 算法概述16-24
• 3.1.1 ESR-SS2算法基本思想17-23
• 3.1.2 算法的偽代碼23-24
• 3.2 算法分析24-28
• 3.2.1 動態(tài)電壓/頻率調(diào)節(jié)DVS24-25
• 3.2.2 動態(tài)功率管理DPM25-26
• 3.2.3 ESR-SS2算法的理論分析26-28
• 3.3 本章小結(jié)28-29
• 第4章 算法的實驗與分析29-43
• 4.1 實驗數(shù)據(jù)29-30
• 4.2 超時限分析30-31
• 4.3 算法影響因素及分析31-34
• 4.4 改進算法TR-SS234-37
• 4.5 改進算法ESR-SS2-CE37-38
• 4.6 改進算法ESR-SS2-M38-39
• 4.7 算法對比分析39-42
• 4.8 本章小結(jié)42-43
• 第5章 總結(jié)與展望43-45
• 5.1 總結(jié)43-44
• 5.2 展望44-45
• 致謝45-46
• 參考文獻46-48

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