[發(fā)明專利]一種基于動態(tài)電壓調(diào)節(jié)的嵌入式系統(tǒng)任務(wù)節(jié)能調(diào)度方法及系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310092083.7
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103176590A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅晶;李肯立;鄭偉華;徐雨明;唐卓;肖正
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: G06F1/32
• 分類號: G06F1/32;G06F9/50
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 黃美成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于動態(tài)電壓調(diào)節(jié)的嵌入式系統(tǒng)任務(wù)節(jié)能調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，嵌入式設(shè)備，比如MP3，GPS導(dǎo)航，移動電話等的功能越來越復(fù)雜。相同大小的芯片上集成的晶體管呈數(shù)量級增長的趨勢，因此能耗也越來越大。而電池工藝卻遠遠跟不上處理器的發(fā)展速度。所以能耗問題成為當下嵌入式設(shè)備的一個很重要的問題。在嵌入式設(shè)備中，任務(wù)執(zhí)行時間不固定，但其完成有一定的時間限制。所以，在傳統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，為了嚴格滿足不同任務(wù)的實時性，系統(tǒng)通常在最快主頻下執(zhí)行任務(wù)。在相同制造工藝下，處理器主頻越高，其功耗也越高，并且功耗隨著處理器主頻的增大成二次方增長的趨勢。因此，傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)中處理任務(wù)時能耗相當高。

動態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVS）技術(shù)時解決能耗問題的一個有效方法。對于某些時間限制較松的任務(wù)可以以一個較低的處理器主頻執(zhí)行，這就需要靠調(diào)低電壓的方法來實現(xiàn)。這樣既滿足任務(wù)的實時性，也能降低處理器的能耗。當前處理器廠商Intel，AMD等都已研發(fā)自己的可動態(tài)調(diào)節(jié)電壓的處理器。在已有硬件支持的條件下，為了實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行的節(jié)能，同時滿足任務(wù)自身的實時性要求，嵌入式系統(tǒng)中調(diào)度器采用的任務(wù)調(diào)度方法顯得尤其重要。動態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)的一個主要特征是，隨著電壓降低，處理器主頻降低，也就是說同一任務(wù)在低級電壓下執(zhí)行所需要的時間更長，因此，如何調(diào)節(jié)電壓使得既滿足實時性要求，同時最大程度的減少能耗是一個較復(fù)雜的問題。

嵌入式設(shè)備的飛速發(fā)展，使得人們對電池工藝的發(fā)展要求越來越高。然而至今為止，在改進電池性能方面仍未有為之有效的技術(shù)突破，需要提出一種能夠基于動態(tài)電壓調(diào)節(jié)的嵌入式系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度方法及系統(tǒng)來克服現(xiàn)有問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于動態(tài)電壓調(diào)節(jié)的嵌入式系統(tǒng)任務(wù)節(jié)能調(diào)度方法及系統(tǒng)，其目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，全面的、有效的減少嵌入式系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行時的能耗，滿足任務(wù)的實時性，方法復(fù)雜度低。

一種基于動態(tài)電壓調(diào)節(jié)的嵌入式系統(tǒng)任務(wù)節(jié)能調(diào)度方法，嵌入式系統(tǒng)中同時執(zhí)行有多個任務(wù)T，T={T₁,T₂,...,T_n}；每個任務(wù)T_i的執(zhí)行表示為T_i={C_i,D_i,P_i}，其中P_i為任務(wù)T_i重復(fù)執(zhí)行的最小周期，D_i為任務(wù)T_i從當前周期任務(wù)釋放開始的相對截至?xí)r限，C_i為任務(wù)T_i每個周期最壞執(zhí)行時間；任務(wù)的實際執(zhí)行時間記為ac_i；

所述任務(wù)的最壞執(zhí)行時間是指系統(tǒng)處理器執(zhí)行該任務(wù)需要的最長時間；

調(diào)度方法包括以下步驟：

第一步，調(diào)度器構(gòu)建任務(wù)就緒隊列Qr和任務(wù)完成隊列Qc；將處理器主頻調(diào)節(jié)因子ρsum初始化為0，令處理器處于休眠狀態(tài)；

第二步，調(diào)度器連續(xù)偵聽各種事件，對偵聽到的事件進行響應(yīng)；所述事件包括任務(wù)釋放事件、任務(wù)當前周期結(jié)束事件和任務(wù)完成事件；調(diào)度器對事件的響應(yīng)分述如下：

a）調(diào)度器對任務(wù)釋放事件的響應(yīng)：

所述任務(wù)釋放，是指某個任務(wù)新的周期開始，即該任務(wù)重新被創(chuàng)建等待被執(zhí)行；

對于當前的釋放任務(wù)，即當前任務(wù)T_j，計算其絕對截至?xí)r限d_j=r_j+D_j，按照絕對截止時限對就緒隊列中的任務(wù)進行升序排列，將T_j插入到任務(wù)就緒隊列Qr中，使用雙向鏈表L1指向該任務(wù)就緒隊列；其中，d_j為任務(wù)T_j當前周期的絕對截至?xí)r限，r_j為任務(wù)T_j當前周期的釋放時間；1≤j≤n；

處理器主頻調(diào)節(jié)因子ρsum更新為ρsum+C_j/P_j，更新處理器主頻為f=ρsum×f_max；

b）調(diào)度器對任務(wù)完成事件的響應(yīng)：