實(shí)時(shí)任務(wù)功耗優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了很大的改善，但能耗問(wèn)題卻成為制約其發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。功耗優(yōu)化技術(shù)成為嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)研究中越來(lái)越受關(guān)注的問(wèn)題。動(dòng)態(tài)電壓縮放(Dynamic Voltage Scaling，DVS)技術(shù)已成為功耗優(yōu)化的主要技術(shù)之一，DVS技術(shù)是在保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不受損傷的前提下，通過(guò)適當(dāng)降低處理器頻率來(lái)降低系統(tǒng)功耗的一種技術(shù)。 在周期實(shí)時(shí)任務(wù)和非周期實(shí)時(shí)任務(wù)共存的系統(tǒng)中，除功耗優(yōu)化外，還應(yīng)考慮系統(tǒng)

2、過(guò)載問(wèn)題。采用DVS技術(shù)進(jìn)行功耗優(yōu)化，延長(zhǎng)了任務(wù)執(zhí)行時(shí)間，提高了處理器利用率，而擁有不確定釋放時(shí)間的非周期實(shí)時(shí)任務(wù)可能造成系統(tǒng)過(guò)載。因而在研究實(shí)時(shí)任務(wù)功耗優(yōu)化時(shí)，還應(yīng)處理系統(tǒng)過(guò)載問(wèn)題。 論文詳細(xì)分析了影響實(shí)時(shí)任務(wù)功耗優(yōu)化的各項(xiàng)因素，指出了國(guó)內(nèi)外研究的不足，提出了兼具過(guò)載處理的實(shí)時(shí)任務(wù)功耗優(yōu)化方案。為了使得研究更具應(yīng)用價(jià)值，在考慮了系統(tǒng)各類硬件的功耗特點(diǎn)的基礎(chǔ)上分別設(shè)計(jì)其功耗模型，然后綜合成比較完整的實(shí)時(shí)任務(wù)模型和系統(tǒng)功耗模型。本

3、文針對(duì)周期實(shí)時(shí)任務(wù)的功耗優(yōu)化策略，提出了基于處理器空閑利用率的功耗優(yōu)化方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)周期實(shí)時(shí)任務(wù)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)達(dá)到功耗最優(yōu)，并證明了該方法的最優(yōu)性。在此基礎(chǔ)上，研究并解決了支持離散電壓實(shí)時(shí)系統(tǒng)的功耗優(yōu)化問(wèn)題。 由于DVS技術(shù)通過(guò)降低處理器頻率、延長(zhǎng)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間來(lái)降低系統(tǒng)功耗，因而非周期實(shí)時(shí)任務(wù)的釋放可能導(dǎo)致系統(tǒng)過(guò)載，而發(fā)生過(guò)載時(shí)系統(tǒng)性能就會(huì)急劇下降，因此本文研究了功耗優(yōu)化過(guò)程中的實(shí)時(shí)任務(wù)過(guò)載問(wèn)題。提出和證明了非周期實(shí)時(shí)任務(wù)和混

4、合實(shí)時(shí)任務(wù)過(guò)載判斷方法，利用該方法能判斷實(shí)時(shí)任務(wù)功耗優(yōu)化中的過(guò)載問(wèn)題；提出了非周期硬實(shí)時(shí)任務(wù)、軟實(shí)時(shí)任務(wù)和非精確計(jì)算實(shí)時(shí)任務(wù)過(guò)載處理機(jī)制；并在此基礎(chǔ)上提出了混合實(shí)時(shí)任務(wù)過(guò)載處理方法。 為了減少時(shí)間和資源開銷，定義了松弛時(shí)間窗口，當(dāng)非周期實(shí)時(shí)任務(wù)到達(dá)系統(tǒng)時(shí)，只需處理當(dāng)前松弛時(shí)間窗口內(nèi)的實(shí)時(shí)任務(wù)的功耗優(yōu)化和過(guò)載問(wèn)題即可。最后，本文整合功耗優(yōu)化和系統(tǒng)過(guò)載處理的研究成果，提出了混合實(shí)時(shí)任務(wù)功耗優(yōu)化方案。該方案能夠保證周期實(shí)時(shí)任務(wù)的實(shí)時(shí)性