[发明专利]固定优先级资源受限系统层次能耗优化方法

说明书

本发明公开一种固定优先级资源受限系统层次能耗优化方法，包括：计算任务T_i的系统层次最优速度；计算任务T_i执行的低速度S_L且将其与比较；计算任务T_i执行的高速度；计算设备D_i的设备空闲时间I(D_i)；利用相对截止期限单调策略和抢占阈值策略调度任务；根据设备空闲时间I(D_i)降低设备能耗。本发明利用动态功耗管理技术和动态电压调节技术，有效地降低系统层次能耗。

技术领域

本发明涉及嵌入式系统能耗管理技术领域，具体是固定优先级资源受限系统层次能耗优化方法。

背景技术

嵌入式系统通常采用电池供电，而电池的寿命是有限的，且其提供的能耗也是有限的。因此，设计嵌入式实时系统必须考虑能耗问题。嵌入式系统的能耗主要来自CPU、内存、LCD、硬盘等IO设备。动态电压调节(DVS)技术和动态功耗管理(DPM)技术是目前降低嵌入式系统能耗的常用技术。DVS技术根据系统的实时负载，通过计算系统产生的处理器空闲时间，调节处理器速度，降低处理器能耗。DPM技术主要是利用处理器空闲时间和设备空闲时间将处理器或者设备切换到低功耗状态以降低能耗。

对于嵌入式实时系统而言，时限性非常重要。很多研究者将实时调度理论与低功耗技术结合起来降低系统能耗。早期研究者的关注点主要集中在处理器能耗上，但随着嵌入式系统以及处理器技术的快速发展，处理器能耗在整个嵌入式系统的能耗占比在不断减少。这时有不少研究者关注嵌入式系统设备能耗。为了使整个系统的能耗降低。有少数研究者同时利用DVS技术和DPM技术，以降低系统层次能耗。但这些成果存在着缺陷：第一，考虑的系统模型过于理想化，只考虑相互独立的任务模型忽略系统的资源共享问题；第二，针对动态优先级系统，而不能够适用于固定优先级系统；第三，节能效果不够理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种固定优先级资源受限系统层次能耗优化方法，该方法考虑资源受限周期任务设备能耗调度问题，利用DVS技术降低CPU能耗，且利用DPM技术降低设备能耗，有效地降低系统层次能耗。

本发明所采用的技术方案是：

固定优先级资源受限系统层次能耗优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

计算任务T_i的系统层次最优速度

计算任务T_i执行的低速度S_L且将其与比较；

计算任务T_i执行的高速度

计算设备D_i的设备空闲时间I(D_i)；

利用相对截止期限单调策略和抢占阈值策略调度任务；

根据设备空闲时间I(D_i)降低设备能耗。

优选的，所述计算任务T_i的系统层次最优速度其处理步骤如下：

计算出任务T_i以速度S执行消耗的总能耗E_i(S)：

其中a为与系统相关的常数，其取值范围为2≤a≤3；S为处理器速度；d_i，W(T_i)分别是任务T_i的相对截止期限和最坏情况下的执行时间；为设备D_j在活跃状态的功耗，j为1≤j≤m之间的整数，为设备D_j状态转化的能耗开销，m为任务T_i使用的设备总数，i为1≤i≤m之间的整数；对变量S求导，将求导后的表达式设置为0，求出任务T_i的系统层次最优速度