异构多核计算系统的节能任务调度算法研究

发布时间：2021-12-29 16:50

　　随着超大规模集成电路设计与半导体技术的发展,越来越多的嵌入式实时系统开始使用异构多核处理器。然而,大多数嵌入式实时系统是电池供电的移动设备。在现今电池储能技术研究未取得突破性进展的情况下,研究一种能降低系统能耗且不会造成系统实时性损失的节能任务调度算法有着重要的价值。本文针对异构多核计算系统上的节能任务调度问题,提出了两种节能任务调度算法,分别用于调度帧任务与周期任务。另外设计了一种将算法应用于实际系统的节能调度方案。本文的主要工作如下:1.提出了一种基于凸优化理论的两级优化帧任务调度算法。针对同类算法运行时间长,同时可能导致任务运行时间超出截止期限的问题,该算法设置了两级优化。仿真结果表明,该算法求得的任务分配可行性高于现有算法。在调度中等负载任务时,该算法能耗比现有启发式算法低21%～40%,仅比理论最优能耗高2.6%;算法运行时间与节能效果接近的同类算法相比减少了58%。2.在帧任务调度算法的基础上,提出了基于凸优化理论的多阶段周期任务调度算法。该算法在第一阶段中引入启发式算法,预先分配部分任务以减少后续问题的规模。另外加入了判断机制,避免了启发式算法对系统实时性的负面影响。仿真... 

【文章来源】：重庆邮电大学重庆市

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

一种典型的帧任务周期任务：周期任务由一系列子任务组成，其中每个子任务的起始时刻满足一

重庆邮电大学硕士学位论文第2章基于任务分配的节能任务调度算法16任务i的执行需求由其最坏情况执行时间(WorstCaseExecutionTime,WCET)iWCET定义，通常指处理器运行在最高频率时任务的执行时间。另外定义任意任务i的最坏情况执行指令周期(WorstCaseExecutionCycles,WCEC)为iC，WCEC与WCET的关系为max/iiWCET=Cf。任务i在处理器核上的占用率iu满足表达式/iiu=WCETD。图2.4一种典型的帧任务周期任务：周期任务由一系列子任务组成，其中每个子任务的起始时刻满足一个固定周期。周期任务集12,,,n中的任务i可以用一个四元组表示(,,,)iiiiACDT，其中iA是任务的到达时刻，iC代表该周期任务中每个子任务的WCEC，iD代表其相对截止期限，iT表示其周期。周期任务中所有子任务的WCEC都相同，任务i中第j个子任务用i,j表示。如果iiD=T，则称该周期任务隐含截止期限；如果iiDT则称该任务受截止期限约束。通常情况下，所有任务周期的最小公倍数定义为超周期(hyper-period)。在超周期内，任务i的执行次数可以由/iHT计算得到。图2.5所示的是一种典型的周期任务i，其周期为iT。图2.5一种典型的周期任务需要注意的是，本文中的任务模型还基于以下几个重要假设：任务的独立性：假设所有任务是彼此完全独立的，它们之间不共享系统资源，也没有数据上的依赖关系。任务不允许并行执行，即每个任务最多只能在一个处理器上执行。分区执行：任务只会在指定的处理器核上执行，不会发生任务迁移(taskmigration)。非分区执行方式允许任务在一个处理器核上执行一部分，在另一个核上

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]基于DVFS技术的多核处理器性能和功耗预测模型研究[D]. 苏博.国防科学技术大学 2015



本文编号：3556503