基于软实时任务的节能调度算法设计与研究

【摘要】：近年来,随着软实时技术的快速发展,以多媒体为主导的便携式设备,如：智能手机、平板电脑、itouch等,在人们的生活中越来越变得重要。而各种新功能的需求以及芯片的发展,对以电池供电为主的便携式设备提出了越来越严峻的挑战。经过调研发现,能耗的急剧变化,容易增加芯片的散热负担,更会影响实时系统的稳定性与可靠性,因此,如何在既能有效地降低实时任务执行时的能耗的同时,又能保证其实时性稳定在可接受的范围之内,一直以来都是软实时系统所研究的重要课题。国内外目前主要的节能调度算法均是以动态电压缩放(DVS)技术为核心的,并在不断探索和改进着。其基本原理均可表述为：在保证软实时系统整体实时性的前提下,有效的对任务的执行速度做出调整,通过降低处理器的电压／频率(速度)来降低处理器的能耗。 本文首先介绍和分析了有关软实时节能调度算法的研究现状,讨论了有关DVS技术的基本原理并引出能耗公式,分析了有关软实时节能调度算法的相关的节能算法调度技术,针对已有方法以及存在的不足,最后对基于离散系统的软实时任务节能调度算法做了一定的研究,所完成的工作主要体现在以下方面： (1)许多文献都证明,利用空闲时间回收算法可以有效的降低处理器能耗并保证较好的实时性,但是目前已有的文献均是应用在了连续系统,本文针对如何应用空闲时间回收算法在离散系统,做了改进性的研究。 (2)目前大多数的节能调度策略都是仅考虑单一的因素,例如：仅考虑处理器动态功耗为主,而实际中需要考虑的因素其实还有很多,只有综合性的考虑才更符合实际。经过调研发现,处理器在改变频率(或者速度)时,同样承载着一定的额外功耗。本文在同时考虑此情况以及处理器动态功耗的前提下,对节能调度算法做了一定的研究。 本文对所研究的内容做了详尽的理论分析以及大量是随机数据实验仿真,仿真结果表明新提出的算法对能耗的优化具有良好的效果,并保证了系统对实时性的需求。 【关键词】：软实时 能耗 节能调度算法
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP301.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外的研究状况10-12
• 1.3 本文主要研究内容12
• 1.4 本文的组织框架12-14
• 第2章 软实时任务调度的基本方法14-22
• 2.1 动态电压缩放(DVS)技术原理14-16
• 2.2 软实时任务调度的基本概念16-21
• 2.2.1 软实时系统的新特性16-17
• 2.2.2 有关软实时系统的基本定义17-18
• 2.2.3 软实时调度算法分析18-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 基于离散系统的软实时节能调度算法22-47
• 3.1 已有方法及存在的问题22-25
• 3.2 模型的设计25-26
• 3.3 调度算法的设计26-42
• 3.3.1 实时调度算法的总框架26-28
• 3.3.2 静态调度算法设计28-35
• 3.3.3 动态调度算法设计35-42
• 3.4 HSR-2-AEOUT算法实例演示与分析42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 性能测试与分析47-55
• 4.1 静态调度测试与分析48-49
• 4.2 动态调度测试与分析49-51
• 4.3 HSR-2-AEOUT算法测试与分析51-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第5章 总结与展望55-57
• 5.1 总结55
• 5.2 展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-60

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