[發明專利]一種適用于數控系統周期任務的節能調度方法

有效

• 申請號: 201210445655.0
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN103810043A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 張憶文;郭銳鋒;王鴻亮;劉嫻
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F1/32
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本發明涉及實時系統領域任務的實時調度，具體的說是一種適用于數控系統周期任務的節能調度方法。?

背景技術

實時系統在數控技術領域和嵌入式產品的應用越來越廣泛,尤其在功能復雜、系統龐大的應用中顯得愈來愈重要。這就要求實時系統能夠提供更為高效的計算能力,以滿足無線通信、多媒體應用的要求,然而高性能的代價就是高能耗。同時，隨著制造工藝的日益精密，集成電路規模的飛速發展，導致了系統功耗的急劇上升，高功耗帶來的高溫會導致系統發生故障的可能性增加，降低整個系統的可靠性；因此，能耗已成為實時系統設計的瓶頸。?

動態電壓調節（DVS）技術是一種有效的低功耗和能耗優化技術。其主要思想是針對不同的系統負載，在滿足系統實時性的前提下，降低CPU的工作電壓和時鐘頻率。?

現有的低功耗調度算法采用DVS技術，在滿足系統實時性的前提下，通過回收系統的空閑時間，利用空閑時間降低處理器的運行電壓和時鐘頻率，以降低系統能耗；但其假設處理器提供連續的頻率和電壓，而實際的商用處理器只提供離散的頻率和電壓，為了確保任務不錯過截止期限，其選擇的實際運行速度比連續頻率情況下計算出的理想速度大，這樣會造成系統資源的浪費。?

發明內容

針對現有低功耗調度算法的不足之處，本發明提出了一種適用于數控系統周期任務的節能調度方法，該算法能夠有效地利用系統的空閑時間，降低系統的能耗。?

為實現上述算法，本發明采用以下的技術方案：?

一種適用于數控系統周期任務的節能調度方法，其特征在于：包括如下步驟：?

任務集調度之前，計算數控系統中任務T_i在離線狀態下的最佳運行速度?

再計算任務T_i在最佳運行速度下的執行時間，根據最早截止期限優先原則對任務集進行排序；?

當某個任務完成時，回收該任務空閑時間Slack_Time，利用該空閑時間Slack_Time計算出該任務的在處理器規定連續電壓下的運行速度S；?

根據運行速度S，來確定每個任務前部分的運行速度S_L和后部分的運行?速度S_H，最后計算出任務在前部分的運行速度S_L下，任務的執行時間e_x.L和在后部分的運行速度S_H任務的執行時間e_x.H，最后以所求的實際的執行時間e_x.L、e_x.H來調度執行任務。?

最早截止期限優先原則:截止期限越短，優先級越高，當任務T_i的截止期限相同時，早到達的任務T_i優先級高；當任務T_i的截止期限和到達時間均相同時，任務T_i系列的下標i小的有更高的優先級。?

計算各任務T_i在離線狀態下的最佳運行速度其計算步驟如下：?

利用執行時間C_i與周期P_i比值之和公式計算出系統的利用率U_tot,再將利用率U_tot與處理器的最小速度S_min進行比較，較大者為離線狀態下的最佳運行速度

當某個任務完成時，回收該任務空閑時間Slack_Time，利用該空閑時間Slack_Time計算出該任務的在處理器提供連續電壓下的運行速度S，其運行速度S處理步驟如下：?

建立一個數據結構α隊列來記錄提前完成的任務，α隊列為在離線狀態最佳運行速度下的就緒隊列，記錄任務的到達時間、截止期限和剩余執行時間；?

回收該任務空閑時間Slack_Time，找出α隊列中提前完成的任務，利用每個提前完成任務的剩余執行時間，計算出每個提前完成任務的空閑時間Slack_Time，利用總的空閑時間Slack_Time計算出運行速度S。?

根據運行速度S，來確定每個任務前部分的運行速度S_L和后部分的運行速度S_H，其處理步驟如下：?