异构分布式嵌入式系统的高能效与安全性调度研究

发布时间：2021-02-10 14:00

　　超大规模集成电路和人工智能技术的快速发展使得信息技术产品已经融入我们日常生活的方方面面,并且呈现出显著的多核化、异构化和网络化趋势。与传统的主要用于大工程科学计算的分布式并行计算系统不同,异构分布式嵌入式系统通常面向行业特殊需求进行定制化开发,系统规模较小、耦合程度较高、应用负载特征明显。计算平台体系结构的不断发展和不同应用行业的需求使得任务分配和调度问题依然是当前需要持续研究的热点。如何根据应用负载的特点、在满足行业标准和规范的要求下为每个应用分配最为合理的资源并进行调度和管理将是能否充分发挥计算系统效能的关键。本文首先介绍了异构分布式嵌入式系统的体系结构,然后分析了相关领域的研究现状,随后首先从传统的异构分布式系统的任务调度研究出发,基于“由浅入深”和“由抽象问题到行业应用”的原则关注能耗约束条件下的任务调度问题,然后再以汽车电子系统的行业应用为大背景,重点关注和解决汽车电子系统此类典型异构分布式嵌入式系统中由于行业特点和特殊要求引入的可靠性调度和安全性调度等问题。主要工作可以概括为以下几个方面:1)应用复杂性和系统结构的异构性要求计算系统向更具能效的方向发展,能耗管理是目前异构分... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 异构分布式嵌入式系统的调度问题
        1.2.1 异构系统体系结构
        1.2.2 所面临的关键挑战
    1.3 本文主要工作
    1.4 论文组织结构
第2章 相关研究
    2.1 异构多处理器系统任务调度研究
        2.1.1 在线调度方法
        2.1.2 离线及混合调度方法
    2.2 汽车CPS调 度相关研究
        2.2.1 可调度性相关研究
        2.2.2 实时性相关研究
        2.2.3 可靠性相关研究
    2.3 混合关键级系统任务调度研究
        2.3.1 多任务混合关键级系统的调度
        2.3.2 多功能混合关键级系统的静态调度
        2.3.3 多功能混合关键级系统的动态调度
第3章 基于平均预分配的分布式功能高能效调度
    3.1 介绍
        3.1.1 背景
        3.1.2 动机
        3.1.3 主要的工作
    3.2 相关研究
    3.3 系统建模
        3.3.1 应用模型
        3.3.2 能量模型
    3.4 能耗约束下优化调度长度
        3.4.1 问题的描述
        3.4.2 满足能耗约束
        3.4.3 提出的ESECC算 法
        3.4.4 一个简单的实例
    3.5 实验及讨论
        3.5.1 实验的基本参数
        3.5.2 不同能耗约束
        3.5.3 不同的任务数
    3.6 本章小结
第4章 基于流水化技术的异构多处理器功耗敏感调度
    4.1 介绍
        4.1.1 通信敏感的任务流水化调度
        4.1.2 主要的工作
    4.2 相关研究
    4.3 任务调度ILP模 型
        4.3.1 目标体系结构
        4.3.2 问题的描述
        4.3.3 ILP模 型和描述
    4.4 PCLS算 法
        4.4.1 第一步： 初始化分配
        4.4.2 第二步： 调度
        4.4.3 第三步，修 改处理器初始分配
    4.5 实验结果
        4.5.1 实验环境
        4.5.2 实验结果与讨论
    4.6 本章小结
第5章 基于几何平均的分布式功能可靠性调度
    5.1 介绍
    5.2 系统模型
        5.2.1 体系结构
        5.2.2 分布式汽车功能模型
        5.2.3 可靠性模型
        5.2.4 资源消耗成本模型
        5.2.5 问题的描述
    5.3 确保可靠性目标的方法
        5.3.1 任务优先级
        5.3.2 MRCRG方 法
        5.3.3 几何平均方法
        5.3.4 确保可靠性目标
        5.3.5 改进的RGAGM方 法
        5.3.6 RGAGM方 法实例
    5.4 数值模拟实验
        5.4.1 真实汽车电子功能
        5.4.2 随机生成的分布式汽车功能
    5.5 小结
第6章 基于主动积极策略的多功能混合关键级系统实时调度
    6.1 介绍
    6.2 研究动机与主要工作
    6.3 相关研究
    6.4 模型
        6.4.1 系统体系结构
        6.4.2 关键级
        6.4.3 混合关键级系统模型
        6.4.4 一个简单的实例
    6.5 功能验证与调度框架
        6.5.1 任务执行时间下界与截止期限
        6.5.2 整体调度框架
    6.6 一种主动多关键级调度算法FA MHEFT
        6.6.1 FA MHEFT算 法调度实例分析
    6.7 性能评估
        6.7.1 实验环境与参数
        6.7.2 实验结果与分析
    6.8 本章小结
结论
参考文献
附录A 攻读学位期间所发表的科研成果
附录B 攻读学位期间所参加的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]通信竞争的混合关键级系统多DAG动态调度策略[J]. 刘樑骄,谢国琪,李仁发,杨柳,谢勇.  计算机研究与发展. 2015(11)
[2]多处理器混合关键性系统中的划分调度策略[J]. 谷传才,关楠,于金铭,王义,邓庆绪.  软件学报. 2014(02)
[3]异构网络化汽车电子系统中多DAG离线任务调度[J]. 谢国琪,李仁发,杨帆,黄卫红.  通信学报. 2013(12)
[4]最优的FlexRay静态段配置算法[J]. 谢勇,李仁发,阮华斌,彭鑫.  通信学报. 2012(11)
[5]信息-物理融合系统若干关键问题综述[J]. 李仁发,谢勇,李蕊,李浪.  计算机研究与发展. 2012(06)
[6]多处理器片上系统任务调度研究进展评述[J]. 李仁发,刘彦,徐成.  计算机研究与发展. 2008(09)

博士论文
[1]异构分布式混合关键级系统调度优化研究[D]. 刘樑骄.湖南大学 2016

硕士论文
[1]基于ISO 26262标准的安全关键嵌入式软件开发技术与工具[D]. 耿莉莉.浙江大学 2013



本文编号：3027475