實(shí)時系統(tǒng)的節(jié)能調(diào)度技術(shù)研究

【摘要】： 近年來,能耗問題的研究在實(shí)時系統(tǒng)設(shè)計中越來越重要。節(jié)能調(diào)度技術(shù)能夠結(jié)合實(shí)時調(diào)度理論和動態(tài)電壓調(diào)節(jié)DVS技術(shù)有效地實(shí)現(xiàn)實(shí)時系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計。本文深入研究了硬實(shí)時系統(tǒng)的節(jié)能調(diào)度技術(shù)。 首先,本文分別討論了實(shí)際DVS處理器具有的離散電壓/頻率調(diào)節(jié)模式、轉(zhuǎn)變時間和能量開銷等物理限制對理想情況最優(yōu)離線節(jié)能調(diào)度算法的影響,進(jìn)而綜合考慮DVS處理器具有的多維限制,提出了空閑時間選擇法,理論證明優(yōu)于忙周期選擇法,并給出了統(tǒng)一的離線節(jié)能調(diào)度優(yōu)化方法。 其次,本文深入分析了目前優(yōu)秀的硬實(shí)時系統(tǒng)在線節(jié)能調(diào)度OLDVS算法,指出存在不足的原因。為提高節(jié)能效果,提出多種改進(jìn)思路,同時設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了用于驗(yàn)證節(jié)能調(diào)度算法的模擬器,并在此基礎(chǔ)上提出了節(jié)能調(diào)度技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計結(jié)構(gòu)。 再次,針對OLDVS算法不適應(yīng)任務(wù)執(zhí)行的動態(tài)變化的不足,提出一種基于輔助隊(duì)列的硬實(shí)時混合任務(wù)節(jié)能調(diào)度算法(OLDVS-AQ)。該算法能夠更有效地利用動態(tài)松弛時間進(jìn)一步降低能耗。不僅證明了該算法的可調(diào)度性,仿真結(jié)果還表明,OLDVS-AQ算法相比OLDVS算法平均提高約10%的節(jié)能效果。同時隨著非周期負(fù)載因子的增大,節(jié)能效果會更好。 最后,針對OLDVS算法當(dāng)周期任務(wù)的計算量占較大比值時節(jié)能效果很差這一不足,提出一種基于簡單反饋的硬實(shí)時混合任務(wù)節(jié)能調(diào)度算法(OLDVS-SF)。該算法通過減少執(zhí)行周期任務(wù)的能耗進(jìn)一步降低系統(tǒng)能耗。不僅證明了該算法的可調(diào)度性,仿真結(jié)果還顯示OLDVS-SF算法始終優(yōu)于OLDVS算法,當(dāng)周期任務(wù)的計算量占較大比值時,最大可提高10%以上、平均提高約5%的節(jié)能效果。 【關(guān)鍵詞】：實(shí)時系統(tǒng) 節(jié)能調(diào)度 離線算法 混合實(shí)時任務(wù) 動態(tài)電壓調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)變開銷
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TP316.2
【目錄】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 背景11-17
• 1.1.1 實(shí)時系統(tǒng)的能耗問題11-12
• 1.1.2 節(jié)能設(shè)計技術(shù)12-14
• 1.1.3 實(shí)時系統(tǒng)的特點(diǎn)14-15
• 1.1.4 實(shí)時調(diào)度15-17
• 1.2 實(shí)時系統(tǒng)的節(jié)能調(diào)度技術(shù)17-20
• 1.2.1 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)(Dynamic Voltage Scaling，DVS)技術(shù)簡介18-19
• 1.2.2 節(jié)能調(diào)度與傳統(tǒng)實(shí)時調(diào)度的區(qū)別19
• 1.2.3 節(jié)能調(diào)度技術(shù)的研究方向19-20
• 1.3 相關(guān)研究20-23
• 1.3.1 單任務(wù)節(jié)能調(diào)度20-21
• 1.3.2 多任務(wù)節(jié)能調(diào)度21-22
• 1.3.3 混合任務(wù)節(jié)能調(diào)度22-23
• 1.4 本文的研究內(nèi)容與主要貢獻(xiàn)23-24
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)24-26
• 第二章 硬實(shí)時多任務(wù)離線節(jié)能調(diào)度技術(shù)研究26-35
• 2.1 引言26-27
• 2.2 理想DVS處理器的離線節(jié)能調(diào)度技術(shù)27-29
• 2.2.1 實(shí)時任務(wù)和系統(tǒng)模型27-28
• 2.2.2 理想情況最優(yōu)離線節(jié)能調(diào)度算法28-29
• 2.3 實(shí)際DVS處理器的離線節(jié)能調(diào)度技術(shù)29-34
• 2.3.1 離散電壓/頻率調(diào)節(jié)29-30
• 2.3.2 轉(zhuǎn)變時間和能量開銷30-33
• 2.3.3 統(tǒng)一的優(yōu)化技術(shù)33-34
• 2.4 小結(jié)34-35
• 第三章 硬實(shí)時混合任務(wù)節(jié)能調(diào)度技術(shù)研究35-43
• 3.1 引言35-36
• 3.2 支持混合任務(wù)在線節(jié)能調(diào)度的OLDVS算法36-40
• 3.2.1 系統(tǒng)模型36
• 3.2.2 基本概念36-37
• 3.2.3 OLDVS算法分析37-40
• 3.2.4 OLDVS算法改進(jìn)40
• 3.3 節(jié)能調(diào)度技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計40-42
• 3.3.1 系統(tǒng)仿真模型41-42
• 3.3.2 多任務(wù)節(jié)能調(diào)度模塊42
• 3.4 小結(jié)42-43
• 第四章 基于輔助隊(duì)列的硬實(shí)時混合任務(wù)節(jié)能調(diào)度算法43-52
• 4.1 輔助隊(duì)列43-44
• 4.2 算法描述44-47
• 4.3 算法舉例47-48
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)48-51
• 4.5 小結(jié)51-52
• 第五章 基于簡單反饋的硬實(shí)時混合任務(wù)節(jié)能調(diào)度算法52-63
• 5.1 反饋節(jié)能調(diào)度52-55
• 5.1.1 動態(tài)松弛時間回收53
• 5.1.2 任務(wù)劃分53-54
• 5.1.3 簡單反饋54-55
• 5.2 算法描述55-58
• 5.3 算法舉例58-60
• 5.4 仿真實(shí)驗(yàn)60-62
• 5.5 小結(jié)62-63
• 第六章 結(jié)束語63-65
• 6.1 工作總結(jié)63-64
• 6.2 未來工作與展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-71
• 攻讀碩士期間參加的科研工作71

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