[发明专利]基于分区操作系统的DVS调度算法

说明书

技术领域

本发明属于嵌入式操作系统领域，涉及一种针对分区操作系统的动态电压等级调节DVS任务调度方法。

背景技术

随着航空电子系统综合化的发展，计算机系统运算能力的要求也越来越高的。为此，机载计算机系统采用高性能的硬件系统从而达到提高处理速度的目标。同时，计算系统的可靠性日趋重要，机载计算机以各层次的硬件和软件冗余为代价实现提高可靠性的目标。不幸的是，不论是高性能的硬件系统还是冗余备份都大幅度提高了系统能耗。高额的系统功耗增加了供电系统的负担，产生的热量让硬件运行环境变得恶劣，从而降低了系统的总体寿命。DVS任务调度是操作系统功耗管理的重要内容，研究系统运行时处理器的功耗管理技术。它通过在处理器执行负荷较低时降低DVS处理器时钟频率，达到降低系统功耗的目的。DVS任务调度不仅需要根据任务的不同特性，设计相应的调度算法，如实时和非实时任务，周期和非周期任务等。DVS任务调度还需满足原有调度算法的不同限制，如可抢占和不可抢占，动态和固定优先级等。非实时任务的DVS调度方法相对比较简单，任务没有明确的截止时间限制，非实时任务DVS调度的目标是根据当前采用的调度算法保证任务能够完成的基础上追求最低功耗。目前的非实时任务DVS模型基本可以归为三类：1）静态算法；2）基于平均时间的算法；3）基于功耗关键时间的算法。实时任务的DVS调度首要条件是保证系统的执行时间可预测性。常见的实时任务调度方法有两种：RMS（基于优先级的单调速率调度算法）和EDF（最早截止期优先算法）。但是传统意义上的两种方法都过于复杂，计算开销大，不适用于对实时性要求非常高的机载嵌入式系统。

发明内容

本发明的目的是:本发明提供一种基于分区操作系统的DVS调度算法，动态估计处理器空闲时间，以非常小的代价在保证处理器高响应速度的条件下有效降低功耗。

本发明的技术解决方案是：

1、基于分区操作系统的DVS调度算法，其特征在于：包括以下步骤：

1】在空闲任务的任务控制块中增加一个按分区记录降压前空闲任务运行时间t1的数据项；

2】判断降压前空闲任务运行时间t1是否满足电压切换条件：当降压前空闲任务运行时间t1>Echangek*(Vlarge2-Vsmall2)+2*tchange1-VsmallVlarge]]>时，满足电压切换条件，执行降频操作，直至分区结束；

其中Echange为芯片的电压切换能耗，Vlarge为降压前电压，Vsmall为降压后电压，tchange为芯片的电压切换时间，k为能耗和电压关系的比例因子；

3】在分区结束时，执行升频操作。

上述步骤2中，降压前空闲任务运行时间t1连续5次满足电压切换条件，执行降频操作。

上述步骤1】还包括以下环节：针对各种芯片，将各种芯片的值计算好，制作成MAP表；步骤2】还包括，查询步骤1】制作好的MAP表，判断降压前空闲任务运行时间t1是否满足电压切换条件。

本发明的优点是：该方法的算法复杂度与分区内任务的数量、执行时间等无关；分区内任务量的增加不会导致算法复杂度的增加，因而该调度方法可以有效保证系统的实时性。由于算法复杂度低，将该算法嵌入到分区操作系统的代价也很低，基于该算法，在分区操作系统上实现降低功耗的功能是可行的。在机载计算机综合化的发展趋势下，多个处理器同时降低能耗能有效延长系统寿命，具有很大的实用价值。解决了机载嵌入式处理器由于高速运算带来的过热问题，延长处理器寿命，降低处理器故障率。

具体实施方式