[發明專利]一種適用于實時系統周期任務模型的低功耗調度方法

在審

• 申請號: 201710641332.1
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN109324880A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 郭銳鋒;吳昊天;胡毅;彭阿珍;鄧昌義
• 申請（專利權）人: 沈陽高精數控智能技術股份有限公司
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F1/329
• 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

本發明涉及一種適用于實時系統周期任務模型的低功耗調度方法，其步驟如下：計算周期任務的總利用率U_tot，并以此計算離線速度S_of＝max{S_min，U_tot}；根據最早截止期限優先原則EDF對周期任務集進行排序；第i個周期任務T_i在t時刻就緒時，計算T_i在時刻t的可利用執行時間rem_i(t)，包括其原有的可利用執行時間、高優先級任務完成產生的空閑時間和低優先級任務產生的空閑時間，并重新計算T_i的速度S_i＝w_i(t)/rem_i(t)。當S_i小于關鍵速度時，采用平衡因子法判斷是否使用關鍵速度以及是否關閉處理器來降低能耗。本方法可在保障周期任務可調度性的前提下，盡可能的降低處理器能耗，提高系統整體可靠性。

技術領域

本發明涉及實時系統周期性任務模型的實時調度，具體的說是一種適用于實時系統周期任務模型的低功耗調度方法。

背景技術

隨著超大規模集成電路技術發展，處理器的能耗也越來越大。實時系統是任務的截止時間有嚴格約束的調度系統，處理器功耗的增加勢必導致不穩定性，因此有效降低處理器能耗是實時調度算法需要考慮的問題。實時系統調度分為周期性任務和偶發任務，其中周期性任務模型是實時系統中一種重要的任務模型，特點是任務實例呈周期性到來。目前針對周期性任務集的調度算法主要采用DVS技術，任務的實際執行時間往往小于它的最壞情況下執行時間，從而產生空閑時間。DVS技術可以回收空閑時間，分配給就緒隊列中未完成的任務，降低其速度從而降低能耗。目前處理器的功耗分為三部分：靜態功耗P_s，與速度無關的功耗P_ind和與速度相關的P_dep，P_ind主要來自漏電電流功耗，P_dep主要來自動態功耗。處理器以速度S運行的動態功耗P_dep可表示為P_dep＝C_ef·S^m，其中C_ef代表電路中的負載電容，S為處理器的運行速度，m是和處理器功耗無關的常指數(2≤m≤3)。因此，處理器的總功耗可以表示為:P＝P_s+h(P_ind+P_dep)＝P_s+h(P_ind+C_ef·S^m)，其中系數h為常量，當h＝1，表示有任務在運行；否則h＝0。處理器動態功耗和速度成約二次方關系，動態功耗因速度降低而大幅度降低。但是低速度勢必會導致任務的實際執行時間延長，從而增加靜態功耗。為保證系統總功耗最優，現有研究指出了使得系統能耗最低的關鍵速度，指出超過或低于關鍵速度，處理器的功耗會增加，其中關鍵速度

假定處理器能夠提供連續的速度，并且對速度進行歸一化，使得處理器提供的速度范圍為[S_min，1]，其中S_min為處理器的最低運行速度。處理器有三個狀態:關閉狀態，活躍狀態，空閑狀態，當處理器處于關閉狀態時不消耗能量。若采用DPM技術，考慮到關閉處理器所需的開銷，令E₀為空閑狀態切換到關閉狀態所需的能耗開銷，P_idle為空閑狀態的功耗，則關閉處理器的時間開銷當空閑時間大于t₀，且沒有就緒任務時可以選擇關閉處理器。

發明內容

現有的對周期性任務集低功耗調度的研究大部分都利用了DPM技術以及關鍵速度來降低能耗，即當傳統DVS策略計算的速度小于關鍵速度時，采用關鍵速度運行任務。但關鍵速度也不是絕對的使得能耗最小的速度。在采用傳統調度策略或關鍵速度之間存在一個平衡點，根據任務最壞情況下執行時間與平衡點比較來確定處理器速度。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種適用于實時系統周期任務模型的低功耗調度方法，包括：