實時任務功耗優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的實時性得到了很大的改善，但能耗問題卻成為制約其發(fā)展的一個關鍵問題。功耗優(yōu)化技術(shù)成為嵌入式實時系統(tǒng)研究中越來越受關注的問題。動態(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)實時性不受損傷的前提下，通過適當降低處理器頻率來降低系統(tǒng)功耗的一種技術(shù)。 在周期實時任務和非周期實時任務共存的系統(tǒng)中，除功耗優(yōu)化外，還應考慮系統(tǒng)

2、過載問題。采用DVS技術(shù)進行功耗優(yōu)化，延長了任務執(zhí)行時間，提高了處理器利用率，而擁有不確定釋放時間的非周期實時任務可能造成系統(tǒng)過載。因而在研究實時任務功耗優(yōu)化時，還應處理系統(tǒng)過載問題。 論文詳細分析了影響實時任務功耗優(yōu)化的各項因素，指出了國內(nèi)外研究的不足，提出了兼具過載處理的實時任務功耗優(yōu)化方案。為了使得研究更具應用價值，在考慮了系統(tǒng)各類硬件的功耗特點的基礎上分別設計其功耗模型，然后綜合成比較完整的實時任務模型和系統(tǒng)功耗模型。本

3、文針對周期實時任務的功耗優(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)周期實時任務和實時系統(tǒng)達到功耗最優(yōu)，并證明了該方法的最優(yōu)性。在此基礎上，研究并解決了支持離散電壓實時系統(tǒng)的功耗優(yōu)化問題。 由于DVS技術(shù)通過降低處理器頻率、延長任務執(zhí)行時間來降低系統(tǒng)功耗，因而非周期實時任務的釋放可能導致系統(tǒng)過載，而發(fā)生過載時系統(tǒng)性能就會急劇下降，因此本文研究了功耗優(yōu)化過程中的實時任務過載問題。提出和證明了非周期實時任務和混

4、合實時任務過載判斷方法，利用該方法能判斷實時任務功耗優(yōu)化中的過載問題；提出了非周期硬實時任務、軟實時任務和非精確計算實時任務過載處理機制；并在此基礎上提出了混合實時任務過載處理方法。 為了減少時間和資源開銷，定義了松弛時間窗口，當非周期實時任務到達系統(tǒng)時，只需處理當前松弛時間窗口內(nèi)的實時任務的功耗優(yōu)化和過載問題即可。最后，本文整合功耗優(yōu)化和系統(tǒng)過載處理的研究成果，提出了混合實時任務功耗優(yōu)化方案。該方案能夠保證周期實時任務的實時性