軟實時嵌入式多核處理器系統(tǒng)的低功耗技術研究.pdf

1、高功耗、高發(fā)熱量一直是計算機系統(tǒng)處理器設計的瓶頸問題。而嵌入式系統(tǒng)因其自身應用特點，對系統(tǒng)性能和功耗有更嚴格的要求。因此，低功耗技術研究對于嵌入式系統(tǒng)的研究和開發(fā)具有至關重要的影響。尤其近年，隨多媒體技術廣泛應用而帶來的迅速增多的軟實時系統(tǒng)特性需求，以及多核處理器技術的迅速發(fā)展都為低功耗問題的研究提供了一種新的有效途徑。本文正是以低功耗的軟實時嵌入式數(shù)字媒體系統(tǒng)的研制為基礎，深入研究了適用于軟實時多核嵌入式系統(tǒng)的低功耗算法的設計、實現(xiàn)和

2、應用。 文中首先給出了低功耗的軟實時嵌入式數(shù)字媒體系統(tǒng)的總體架構(gòu)、空間分布圖和功能劃分，并詳細分析了各個子系統(tǒng)的組成框架及功能。然后，重點以該數(shù)字媒體系統(tǒng)中的嵌入式分布子服務器這個軟實時的嵌入式多核處理器系統(tǒng)作為研究的應用對象，分別從其操作系統(tǒng)層和應用層進行低功耗技術的探討。 在操作系統(tǒng)層，考慮到現(xiàn)有VAP_M算法雖然能夠給出最優(yōu)解但其研究環(huán)境過于理想化的特點，考慮各個處理器間通訊代價，提出了改進的用于解決VAP(Vol

3、tage Assignment with Probability)問題的靜態(tài)低功耗算法(VAP_SA，Volt-age Assignment with Probability一StAtic)；受用(m,k)-firm約束解決低功耗問題的在線貪婪調(diào)度模型的啟發(fā)，結(jié)合改進的靜態(tài)低功耗算法，提出了解決VAP問題的在線實時調(diào)整電壓的動態(tài)低功耗算法(VAP DY, Voltage Assignment with Probabil-ity_DYna

4、mic)。理論分析和仿真實驗表明，與現(xiàn)有低功耗算法相比較，改進的靜態(tài)算法和提出的動態(tài)算法能夠充分利用任務執(zhí)行時間的不確定性，在保證系統(tǒng)實時性和任務完成率的前提下適時降低電壓，有效降低系統(tǒng)的功耗。 在應用層，結(jié)合如今視頻信息等流媒體技術的廣泛應用使得對非TCP流的發(fā)送速率進行控制以保證網(wǎng)絡性能變得十分必要的現(xiàn)狀，改進了現(xiàn)有的TCP Reno吞吐率模型，并應用改進的TCP Reno吞吐率模型，結(jié)合動態(tài)電壓調(diào)整技術和現(xiàn)有的TCP友好算