基于DVS面向硬實(shí)時(shí)任務(wù)的節(jié)能調(diào)度算法的研究

【摘要】： 近年來(lái),隨著半導(dǎo)體和芯片技術(shù)的快速發(fā)展,越來(lái)越多的便攜式設(shè)備,如:MP3、PDA、手機(jī)和手提電腦等,在人們的日常生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。然而,芯片密度和工作頻率的大幅度提高,同時(shí)也使得超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)的功耗越來(lái)越大,以電池供電的便攜式設(shè)備的能耗問(wèn)題尤為突出。能耗的急劇增加,不僅加大了芯片的封裝和制冷成本,而且增加了芯片的失效率,也導(dǎo)致了實(shí)時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的下降。因而,能耗問(wèn)題己經(jīng)成為制約便攜式設(shè)備發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,能量?jī)?yōu)化和節(jié)能技術(shù)成為當(dāng)前系統(tǒng)設(shè)計(jì)者研究的焦點(diǎn)。 目前,大多數(shù)實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)度算法都以動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整(DVS)技術(shù)為基礎(chǔ),并具有很好的節(jié)能效果。DVS技術(shù)已經(jīng)成為一種頗有發(fā)展?jié)摿Φ年P(guān)鍵節(jié)能技術(shù),在保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的前提下,它通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器的電壓/頻率來(lái)減少系統(tǒng)能耗。 本文首先總結(jié)和分析了硬實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)度算法的研究現(xiàn)狀,討論了當(dāng)前硬實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)度算法的相關(guān)技術(shù)和幾種經(jīng)典的節(jié)能調(diào)度算法,然后在DVS技術(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)硬實(shí)時(shí)周期任務(wù)和混合任務(wù)的節(jié)能調(diào)度兩個(gè)方面做了一定的研究: (1)在硬實(shí)時(shí)周期任務(wù)節(jié)能調(diào)度方面,本文針對(duì)傳統(tǒng)的開(kāi)環(huán)調(diào)度算法存在的不足,在傳統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度模型中加入平均執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行建模,提出了一種新的節(jié)能調(diào)度算法MSF-DVS,一方面離線計(jì)算每個(gè)任務(wù)可能產(chǎn)生的靜態(tài)空閑時(shí)間,基于最大空閑時(shí)間優(yōu)先策略對(duì)任務(wù)排序;另一方面結(jié)合反饋控制和動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整技術(shù)調(diào)整處理器的速度。仿真結(jié)果表明該算法有著較好的控制性能,并且能夠有效的降低系統(tǒng)的整體能耗。 (2)在硬實(shí)時(shí)混合任務(wù)節(jié)能調(diào)度方面,首先分析了硬實(shí)時(shí)混合任務(wù)節(jié)能調(diào)度和周期任務(wù)節(jié)能調(diào)度所關(guān)注的不同點(diǎn),接著深入分析了一種比較簡(jiǎn)潔的硬實(shí)時(shí)混合任務(wù)節(jié)能調(diào)度算法——OLDVS算法,并指出了該算法存在不足的原因,針對(duì)制約其節(jié)能效果的因素提出了改進(jìn)思路。最后還利用任務(wù)劃分技術(shù)對(duì)OLDVS算法進(jìn)行了改進(jìn),通過(guò)理論分析表明改進(jìn)的算法能夠更好的節(jié)能。 【關(guān)鍵詞】：硬實(shí)時(shí) 節(jié)能調(diào)度 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整 反饋控制 任務(wù)劃分
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TP316.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景和意義9-11
• 1.2 實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)度的發(fā)展和研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 硬實(shí)時(shí)周期任務(wù)節(jié)能調(diào)度12-13
• 1.2.2 硬實(shí)時(shí)混合任務(wù)節(jié)能調(diào)度13-14
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第2章 實(shí)時(shí)調(diào)度和動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整16-29
• 2.1 關(guān)于實(shí)時(shí)系統(tǒng)16-17
• 2.2 實(shí)時(shí)調(diào)度基本理論17-23
• 2.2.1 實(shí)時(shí)調(diào)度的基本概念和相關(guān)術(shù)語(yǔ)17-19
• 2.2.2 實(shí)時(shí)調(diào)度算法的分類19-21
• 2.2.3 常見(jiàn)的實(shí)時(shí)調(diào)度算法21-23
• 2.3 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整(DVS)23-29
• 2.3.1 DVS的基本原理23-25
• 2.3.2 實(shí)時(shí)DVS調(diào)度算法25-27
• 2.3.3 非實(shí)時(shí)DVS調(diào)度算法27-29
• 第3章 實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)度相關(guān)技術(shù)和常用算法分析29-37
• 3.1 實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)度相關(guān)技術(shù)29-34
• 3.1.1 空閑時(shí)間回收29-31
• 3.1.2 延遲調(diào)度31-33
• 3.1.3 反饋控制33-34
• 3.2 常用實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)度算法34-36
• 3.2.1 靜態(tài)優(yōu)先級(jí)在線節(jié)能調(diào)度算法(lppsRM)34
• 3.2.2 CCEDF算法34-35
• 3.2.3 LAEDF算法35-36
• 3.3 小結(jié)36-37
• 第4章 硬實(shí)時(shí)周期任務(wù)節(jié)能調(diào)度算法的研究37-51
• 4.1 引言37-38
• 4.2 反饋控制38-40
• 4.2.1 反饋控制系統(tǒng)相關(guān)概念38
• 4.2.2 反饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)38-39
• 4.2.3 反饋控制器的設(shè)計(jì)39-40
• 4.3 基于反饋控制的MSF-DVS節(jié)能調(diào)度算法40-47
• 4.3.1 系統(tǒng)模型40
• 4.3.2 能量模型40-41
• 4.3.3 最大空閑時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法—MSF算法41-43
• 4.3.4 靜態(tài)調(diào)度策略43-44
• 4.3.5 動(dòng)態(tài)調(diào)度策略44-45
• 4.3.6 MSF-DVS算法舉例45-47
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)與分析47-50
• 4.4.1 系統(tǒng)工作負(fù)載對(duì)能耗的影響47-49
• 4.4.2 系統(tǒng)利用率對(duì)能耗的影響49-50
• 4.5 小結(jié)50-51
• 第5章 硬實(shí)時(shí)混合任務(wù)節(jié)能調(diào)度算法的研究51-63
• 5.1 引言51-52
• 5.2 OLDVS算法52-57
• 5.2.1 系統(tǒng)模型52
• 5.2.2 處理器需求和負(fù)載因子52-53
• 5.2.3 OLDVS算法分析53-57
• 5.3 OLDVS算法改進(jìn)思路57-58
• 5.4 基于任務(wù)劃分的改進(jìn)OLDVS算法58-62
• 5.4.1 能量管理機(jī)制59-61
• 5.4.2 能量消耗分析61-62
• 5.5 小結(jié)62-63
• 第6章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 總結(jié)63
• 6.2 展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-70
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文70-71
• 附錄71-75

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基于雙調(diào)度策略的動(dòng)態(tài)任務(wù)分配與調(diào)度算法研究    史丹

基于軟實(shí)時(shí)任務(wù)的節(jié)能調(diào)度算法設(shè)計(jì)與研究    崔擎譽(yù)

針對(duì)電壓可調(diào)處理器的低功耗設(shè)計(jì)策略    劉昊;卜愛(ài)國(guó);

一種減少嵌入式處理器功耗的綜合DVS方法    楊雪金,南余榮,俞立

基于動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)的系統(tǒng)功耗優(yōu)化    簡(jiǎn)大圣;李曦;王愛(ài)峰;雷霆;

適用于不確定環(huán)境中的DVS軟實(shí)時(shí)調(diào)度算法    王華勇;陳渝;戴一奇;

動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整的系統(tǒng)級(jí)功耗管理模型    張盛,王乃龍,周潤(rùn)德

具有雙電壓調(diào)節(jié)處理器的最優(yōu)DVS算法    王華勇,陳渝,康爍,戴一奇

基于語(yǔ)法樹(shù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)低功耗算法    易會(huì)戰(zhàn),陳娟,楊學(xué)軍,劉喆

系統(tǒng)層上的實(shí)時(shí)系統(tǒng)低功耗分析    邢靜宇;張立臣;

嵌入式系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度的空閑時(shí)間利用策略    高洵,曹陽(yáng),付強(qiáng)

動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整多處理器實(shí)時(shí)系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度    邢靜宇;張立臣;

實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度技術(shù)研究    賓雪蓮

能量敏感實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的能量管理研究與應(yīng)用    邢靜宇

基于有限優(yōu)先級(jí)的動(dòng)態(tài)調(diào)度分組算法    何福貴;侯義斌;李輝;

實(shí)時(shí)連續(xù)多媒體任務(wù)模型及調(diào)度算法    阮俊波,李紅兵,金惠華

航空電子雙層任務(wù)分區(qū)調(diào)度設(shè)計(jì)    何鋒;宋麗茹;熊華鋼;

基于RMA的嵌入式系統(tǒng)代理調(diào)度模型設(shè)計(jì)    羅奕;何振林;孟麗;張慶蓉;

上下位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中任務(wù)的隨機(jī)優(yōu)先級(jí)調(diào)度    向筱銘;華澤璽;劉明慧;

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)混合任務(wù)的系統(tǒng)級(jí)低功耗實(shí)時(shí)調(diào)度算法研究    王曉東;戴華平;孫優(yōu)賢;

AVR單片機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)存分配算法的研究    王家亮;趙海;潘榮;蔡鵬華;

基于DVFS的移動(dòng)通信終端省電方案    李方偉;李晗;

多路數(shù)據(jù)總線任務(wù)調(diào)度和仿真評(píng)價(jià)技術(shù)    陳琳,汪健甄,安萬(wàn)先,熊華鋼

高可信賴實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的防危調(diào)度機(jī)制    楊仕平;桑楠;熊光澤;劉校矢;

μC/OS-Ⅱ調(diào)度算法在EPA應(yīng)用中的改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)    謝昊飛;蔡輝妍;王平;

可重構(gòu)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度算法研究    殷進(jìn)勇

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嵌入式系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度算法研究與設(shè)計(jì)    王穎鋒

數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制及運(yùn)行優(yōu)化    劉清建

飛行模擬器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度與通信關(guān)鍵技術(shù)研究    鄭書(shū)朋

基于千兆以太網(wǎng)的光電經(jīng)緯儀分布式實(shí)時(shí)通訊系統(tǒng)的研究    張偉華

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高可靠容錯(cuò)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的支撐技術(shù)研究    陳宇

一類嚴(yán)格反饋非線性系統(tǒng)魯棒控制及其在汽車(chē)巡航控制中的應(yīng)用    邢建國(guó)

基于多處理器的雙優(yōu)化級(jí)調(diào)度算法改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)    朱俊超

基于WiFi定位終端的低功耗研究    劉傳

多處理器全局FP調(diào)度算法的研究    石林勇

數(shù)字化全自動(dòng)管焊平臺(tái)通信系統(tǒng)的研究    王經(jīng)

基于ARM的動(dòng)態(tài)壓力記錄分析儀的研究與開(kāi)發(fā)    王巖

實(shí)時(shí)系統(tǒng)中混合調(diào)度策略的研究    李婷

支持分層混合調(diào)度策略的實(shí)時(shí)調(diào)度算法研究與設(shè)計(jì)    張姝

缸內(nèi)直噴汽油機(jī)工作模式轉(zhuǎn)換試驗(yàn)研究    譚興聞

基于CPS的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的面向方面的容錯(cuò)調(diào)度模型    符利華

適應(yīng)環(huán)境能量補(bǔ)給的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)低功耗技術(shù)研究    洪丹龍

基于Qos啟發(fā)式算法的并行消息中間件設(shè)計(jì)    安英海;龔躍;付慧霞;宋瑛瑛;吳爽;王玉琢;

串聯(lián)系統(tǒng)可靠性分配的模糊層次分析方法    邵旭飛;宋保維;毛昭勇;梁慶衛(wèi);

DVS系統(tǒng)硬實(shí)時(shí)周期任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度算法    吳琦;熊光澤;廖勇;

一種新的基于優(yōu)先級(jí)表的實(shí)時(shí)調(diào)度算法    王強(qiáng),徐俊剛,王宏安,戴國(guó)忠

系統(tǒng)可靠性模糊分配的熵權(quán)方法    梁慶衛(wèi),宋保維,毛昭勇

實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的非定期任務(wù)調(diào)度算法綜述    王強(qiáng),王宏安,金宏,戴國(guó)忠

基于動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)策略的最優(yōu)軟非周期任務(wù)調(diào)度算法    涂剛,陽(yáng)富民,盧炎生

同構(gòu)計(jì)算環(huán)境中一種快速有效的靜態(tài)任務(wù)調(diào)度算法    李慶華,韓建軍,Abbas A.Essa

基于模糊邏輯的主觀信任管理模型研究    唐文,胡建斌,陳鐘

基于EDF調(diào)度策略的端到端實(shí)時(shí)系統(tǒng)可調(diào)度性分析算法    沈卓煒;汪蕓;

面向能耗優(yōu)化的分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)調(diào)度算法研究    陳艾

基于語(yǔ)義空間的計(jì)算機(jī)輔助色彩設(shè)計(jì)研究    張妍

基于智能網(wǎng)卡支持的并行通信協(xié)議的研究    林基

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中實(shí)時(shí)調(diào)度算法及其資源管理的研究    周本海

單處理器環(huán)境下實(shí)時(shí)混合任務(wù)的調(diào)度算法研究    謝建平

基于混合任務(wù)調(diào)度的DVS算法研究    康卿

基于關(guān)聯(lián)度的多屬性決策及聚類方法研究    劉健

基于Linux實(shí)時(shí)調(diào)度策略的優(yōu)化    鐘兆君

實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)多任務(wù)模糊動(dòng)態(tài)調(diào)度與雙參數(shù)調(diào)度方法    熊英

一個(gè)改進(jìn)的實(shí)時(shí)任務(wù)模型——周期多幀任務(wù)模型    黃文廣

周期多幀任務(wù)的固定優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法的調(diào)度分析    黃文廣,于士齊

有效的低功耗編譯優(yōu)化方法:部件使用局部化    易會(huì)戰(zhàn),楊學(xué)軍

基于語(yǔ)法樹(shù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)低功耗算法    易會(huì)戰(zhàn),陳娟,楊學(xué)軍,劉喆

操作系統(tǒng)級(jí)低功耗動(dòng)態(tài)電壓縮放算法分析    蒯宇靜,李仁發(fā),魏葉華

分布式強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中可調(diào)度性分析算法的研究    竇強(qiáng)

系統(tǒng)管理    

多用戶系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度算法討論    王紅

區(qū)分服務(wù)中AF類的一種調(diào)度算法    劉金梅,王思明

Ad hoc網(wǎng)絡(luò)基于信息的調(diào)度算法    田輝,謝芳,李迎陽(yáng),胡健棟

分組交換網(wǎng)絡(luò)調(diào)度算法概述    于淑云,邱智亮,楊帆,楊君剛

一種基于強(qiáng)可有序化標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)事務(wù)調(diào)度算法    汪錦嶺,金蓓弘,李京

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)時(shí)延分析現(xiàn)狀    馮友兵,張榮標(biāo),李華,陳相朝

支持大規(guī)模定制生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)訂單管理系統(tǒng)    張璋;李輝;甘新榮;

CDMA2000 1xEV-DO中的分組調(diào)度算法    朱欣剛;武月紅;

消息機(jī)制的多信道公平調(diào)度算法    王斌;陳斌;張小東;丁煒;

面向操作的調(diào)度算法    彭洪;涂菶生;

網(wǎng)格計(jì)算在大規(guī)模光學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用    金偉偉;劉強(qiáng)生;李曉彤;岑兆豐;

MIMO網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)調(diào)度方法及穩(wěn)定性研究    魏利勝;江明;宋楊;費(fèi)敏銳;

多處理器網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的反饋調(diào)度算法研究    孔峰;劉琦;李立;張雪林;

EASNS:一種能量敏感、負(fù)載均衡的感知節(jié)點(diǎn)調(diào)度算法    史軍暉;程良倫;

一種適用于Master-Worker應(yīng)用的動(dòng)態(tài)統(tǒng)一調(diào)度算法的研究    李琪林;甄威;周明天;

網(wǎng)格調(diào)度算法    王璐璐;張素偉;任頡;

cdma2000 1xEV-DV前向鏈路分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)調(diào)度算法    何俊;

LTE系統(tǒng)中的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上行調(diào)度算法    胥進(jìn);陳明;

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于信道狀態(tài)的改進(jìn)PF調(diào)度算法    劉威;趙爾敦;

三星 Mobile WiMAX 綻放ITU世界電信展    三星電子中國(guó)通信系統(tǒng)部 李英文

朗訊領(lǐng)航未來(lái)HSDPA市場(chǎng)    

TD—SCDMA積跬步 HSDPA以致千里    張建輝 吳松

小下載也有大學(xué)問(wèn)    

WCDMA加快引入增強(qiáng)型技術(shù)    

HSPA解決方案以質(zhì)取勝    本報(bào)記者 孟祥初

TD-SCDMA HSDPA向多載波演進(jìn)    張建輝 吳松

運(yùn)籌帷幄決勝千里    何川 方興

2007通信展“更高速”方案推薦    徐洋劉晶

三星HSDPA引領(lǐng)通信新時(shí)尚    三星電子中國(guó)通信系統(tǒng)部 李英文

嵌入式系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度算法研究    劉惠

路由器高速交換開(kāi)關(guān)調(diào)度算法的研究與實(shí)現(xiàn)    孫志剛

實(shí)時(shí)分布容錯(cuò)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度技術(shù)研究    周雙娥

無(wú)線局域網(wǎng)MAC層的準(zhǔn)入控制與調(diào)度機(jī)制的研究    宣孝英

改進(jìn)單服務(wù)器性能    姚念民

光突發(fā)交換中核心節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵技術(shù)研究    譚偉

基于帶緩存交叉開(kāi)關(guān)的交換結(jié)構(gòu)研究    伊鵬

基于輸入排隊(duì)的可擴(kuò)展交換結(jié)構(gòu)調(diào)度算法的研究    鄭燕峰

T比特高性能路由器QoS實(shí)現(xiàn)機(jī)制研究    劉勤讓

支持網(wǎng)格資源預(yù)留的作業(yè)調(diào)度算法研究    李波

OBS核心節(jié)點(diǎn)控制模塊BHP調(diào)度處理設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    張翔

單元貨格式立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究    何立淮

無(wú)線多媒體網(wǎng)絡(luò)中具有QoS保證的動(dòng)態(tài)資源分配與優(yōu)化研究    甄皓琮

交換結(jié)構(gòu)及其調(diào)度與帶寬分配算法研究    張遵福

工控環(huán)境下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)管理技術(shù)研究    周路明

分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢優(yōu)化技術(shù)研究    劉文曉

LTE系統(tǒng)跨層調(diào)度算法研究    林尚靜

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