一种基于预分配优先固定优先级可靠性感知能耗优化方法技术

本发明专利技术一种基于预分配优先固定优先级可靠性感知能耗优化方法，包括：建立周期任务模型，以双优先级单调速率策略调度任务集；提出任务到达预测的方法，更新到达预测数组；在任务集调度之前，将静态空闲时间SSTi预分配给周期任务T

【技术实现步骤摘要】
一种基于预分配优先固定优先级可靠性感知能耗优化方法


[0001]本专利技术涉及通过任务重执行提高系统可靠性以及计算能耗优化速度降低系统功耗，特别涉及一种基于预分配优先固定优先级可靠性感知能耗优化方法。

技术介绍

[0002]高能耗所产生的高热量会使得系统性能逐步下降，这会提高产品的成本并且无法保证系统能否在规定的时间范围内正确地响应外部物理过程的变化，因此，解决功耗优化问题成为了进一步提升系统性能的关键因素。嵌入式系统的性能受能耗、可靠性等多方面因素的影响，而现有的低能耗实时调度算法通常只针对能耗、可靠性、资源共享等问题的某一方面进行针对性研究，因此，从整体上研究嵌入式系统的能耗、可靠性和资源共享并充分利用系统的空闲时间具有重要的理论意义和应用价值。
[0003]目前利用系统空闲时间调整任务执行速度的能耗优化算法常常忽略速度对可靠性造成的影响，将两者相结合的研究较少，仅有少数的研究同时考虑到可靠性与能耗的问题，但其对空闲时间的考虑不够充分，即在处理器处于空闲状态时直接利用传统的低功耗技术，将处理器置于低功耗的状态，忽略了利用这段时间调整任务执行速度使得能耗更低的可能性。在基于选择缩放任务并构建恢复任务以提高系统可靠性的方法中，也忽略了因缩放任务执行成功而恢复任务被取消所产生的空闲时间。现有的可靠性感知算法通常会提前规定缩放任务的选择策略，如选择执行时间最长的任务、选择任务利用率最小的任务等，这样的选择策略的好坏过于依赖任务集。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于预分配优先固定优先级可靠性感知能耗优化方法，能够提高系统的可靠性以及降低系统能耗。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是，一种基于预分配优先固定优先级可靠性感知能耗优化方法，包括：
[0006]建立周期任务模型，以双优先级单调速率策略调度任务集；
[0007]提出任务到达预测的方法，更新到达预测数组；
[0008]将静态空闲时间SSTi预分配给周期任务T
i
以调整周期任务T
i
的执行速度，计算周期任务T
i
调的预优化速度S
i
；
[0009]计算预分配前后执行周期任务T
i
的能耗差ΔE
i
，将最大能耗差对应的周期任务选为离线最佳预分配缩放任务T
a
；
[0010]计算周期任务T
i
的可利用空闲时间AST
i
和组间空闲时间IST
i
；
[0011]利用AST
i
或IST
i
计算缩放任务执行速度S
l
。
[0012]所述建立周期任务模型，以双优先级单调速率策略调度任务集，具体包括：
[0013]在处理器上使用RM/DPP(Rate monotonic with dual priority scheduling policy,RM/DPP)固定优先级策略调度周期任务T＝{T1T2,...,T
n
}；每个周期任务T
i
由四元
组{a
i
,e
i
,r
i
,p
i
}组成(1≤i≤n，i为整数，n为任务集中任务的个数)，其中a
i
表示周期任务T
i
的实际执行时间，因为任务的实际执行时间往往低于其最坏执行时间，提早完成执行会产生空闲时间；e
i
表示周期任务T
i
的最坏执行时间；r
i
表示周期任务T
i
的资源需求情况，r
i
＝1表示周期任务T
i
有资源需求，r
i
＝0表示周期任务T
i
没有资源需求示；p
i
表示周期任务T
i
的周期；RM/DPP固定优先级策略基于RM策略，根据任务周期从小到大的顺序确定初始优先级，无资源需求任务的执行优先级等于初始优先级，有资源需求任务的执行优先级是所有有资源需求任务的最高初始优先级，优先级高的任务优先调度且高执行优先级任务可抢占低优先级任务。
[0014]所述提出任务到达预测的方法，更新到达预测数组，具体包括：
[0015]周期任务集T在某时刻的到达预测数组为next_arrive_time＝{Θ1,Θ2,...,Θ
n
}；预测数组next_arrive_time的每个元素Θ
j
由二元组{arrive_time
j
,p
j
}组成(1≤j≤n，j为整数，n为任务集中任务的个数)，其中arrive_time
j
表示周期任务T
j
的下一个到达时间；p
i
周期任务T
j
的周期。预测数组next_arrive_time中的元素按arrive_time
j
非递减排列，即arrive_time1≤arrive_time2≤...≤arrive_time
n
，若arrive_time相等，则周期小的排在前。每次预测数组的更新都按照此策略进行排序，保证Θ1表示最近下一个到达的任务，预测数组的更新方法如下：
[0016]arrive_time
j
＝arrive_time
j
+p
i
[0017]预测数组更新需满足公式：
[0018][0019]所述将静态空闲时间SSTi预分配给周期任务T
i
以调整周期任务T
i
的执行速度，计算周期任务T
i
调的预优化速度S
i
，具体包括：
[0020]在系统实际调度任务之前，当所有周期任务都以速度S
max
执行时，这时系统会产生静态空闲时间SST
i
，其值由下式计算：
[0021]SST
i
＝(1
‑
S
U
)
×
(d
i
‑
t
i
)
[0022]其中，t
i
和d
i
分别是周期任务T
i
的到达时刻和截止期限。S
U
表示调度周期任务的可行的能耗优化速度S
U
由下式计算：
[0023]S
U
＝min{S
T
,S
H
}
[0024]其中，S
T
由有资源需求任务集合的可利用速度S
RT
和无资源需求任务的可利用速度S
NRT
之和确定；S
H
是利用R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于预分配优先固定优先级可靠性感知能耗优化方法，其特征在于，包括：建立周期任务模型，以双优先级单调速率策略调度任务集；提出任务到达预测的方法，更新到达预测数组；将静态空闲时间SSTi预分配给周期任务T
i
以调整周期任务T
i
的执行速度，计算周期任务T
i
的预优化速度S
i
；计算预分配前后执行周期任务T
i
的能耗差ΔE
i
，将最大能耗差对应的周期任务选为离线最佳预分配缩放任务T
a
；计算周期任务T
i
的可利用空闲时间AST
i
和组间空闲时间IST
i
；利用AST
i
或IST
i
计算缩放任务执行速度S
l
；所述建立周期任务模型，以双优先级单调速率策略调度任务集，具体包括：在单处理器上使用RM/DPP固定优先级策略调度周期任务T＝{T1,T2,...,T
n
}；每个周期任务T
i
由四元组{a
i
,e
i
,r
i
,p
i
}组成；其中，1≤i≤n，i为整数，n为任务集中任务的个数；a
i
表示周期任务T
i
的实际执行时间，因为任务的实际执行时间往往低于其最坏执行时间，提早完成执行会产生空闲时间；e
i
表示周期任务T
i
的最坏执行时间；r
i
表示周期任务T
i
的资源需求情况，r
i
＝1表示周期任务T
i
有资源需求，r
i
＝0表示周期任务T
i
没有资源需求示；p
i
表示周期任务T
i
的周期。2.如权利要求1所述的基于预分配优先固定优先级可靠性感知能耗优化方法，其特征在于，所述提出任务到达预测的方法，更新到达预测数组，具体包括：周期任务集T在某时刻的到达预测数组为next_arrive_time＝{Θ1,Θ2,...,Θ
n
}；预测数组next_arrive_time的每个元素Θ
j
由二元组{arrive_time
j
,p
j
}；其中，1≤j≤n，j为整数，n为任务集中任务的个数；arrive_time
j
表示周期任务T
j
的下一个到达时间；p
i
周期任务T
j
的周期；预测数组next_arrive_time中的元素按arrive_time
j
非递减排列，每次预测数组的更新都按照此策略进行排序，保证Θ1表示最近下一个到达的任务。3.如权利要求1所述的基于预分配优先固定优先级可靠性感知能耗优化方法，其特征在于，所述将静态空闲时间SSTi预分配给周期任务T
i
以调整周期任务T
i
的执行速度，计算周期任务T
i
的预优化速度S
i
，具体包括：在系统实际调度任务之前，当所有周期任务都以最大归一化速度S
max
执行时，这时系统会产生静态空闲时间SST
i
，将静态空闲时间SST
i
预分配给周期任务T
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忆文，胡欣雨，张瑞豪，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：