[发明专利]一种比例空闲时间分配的周期任务低功耗调度方法

说明书

本发明公开一种比例空闲时间分配的周期任务低功耗调度方法，其步骤如下：周期任务集开始调度之前，计算周期任务集的总利用率U_tot，并以此计算离线速度S_of＝max{S_crit,U_tot}；根据最早截止期限优先原则EDF对周期任务集进行排序并插入就绪队列中；第i个周期任务T_i在t时刻完成时，重新计算T_i的下一个释放时间，并回收空闲时间，按照就绪队列中任务的最坏情况行执行时间(WCET)比例给每个就绪任务分配空闲时间。当就绪队列为空且空闲时间大于转换开销时，关闭处理器以节约能耗。本方法可以在保障周期任务可调度性的前提下，尽可能的降低处理器能耗，提高系统整体可靠性。仿真实验验证了本方法有效。

技术领域

本发明涉及实时系统周期性任务模型的实时调度，具体的说是一种比例空闲时间分配的周期任务低功耗调度方法。

背景技术

随着超大规模集成电路技术发展，处理器的能耗也越来越大。实时系统是任务的截止时间有严格约束的调度系统，处理器功耗的增加势必导致不稳定性，因此有效降低处理器能耗是实时调度算法需要考虑的问题。实时系统调度分为周期性任务和偶发任务，其中周期性任务模型是实时系统中一种重要的任务模型，特点是任务实例呈周期性到来。目前针对周期性任务集的调度算法主要采用DVS技术，任务的实际执行时间往往小于它的最坏情况下执行时间，从而产生空闲时间。DVS技术可以回收空闲时间，分配给就绪队列中未完成的任务，降低其速度从而降低能耗。目前处理器的功耗分为三部分：静态功耗P_s，与速度无关的功耗P_ind和与速度相关的P_dep，P_ind主要来自漏电电流功耗，P_dep主要来自动态功耗。处理器以速度S运行的动态功耗P_dep可表示为P_dep＝C_ef·S^m，其中C_ef代表电路中的负载电容，S为处理器的运行速度，m是和处理器功耗无关的常指数(2≤m≤3)。因此，处理器的总功耗可以表示为:P＝P_s+h(P_ind+P_dep)＝P_s+h(P_ind+C_ef·S^m)，其中系数h为常量，当h＝1，表示有任务在运行；否则h＝0。处理器动态功耗和速度成约二次方关系，动态功耗因速度降低而大幅度降低。但是低速度势必会导致任务的实际执行时间延长，从而增加静态功耗。为保证系统总功耗最优，现有研究指出了使得系统能耗最低的关键速度，指出超过或低于关键速度，处理器的功耗会增加，其中关键速度

假定处理器能够提供连续的速度，并且对速度进行归一化，使得处理器提供的速度范围为[S_min，1]，其中S_min为处理器的最低运行速度。处理器有三个状态:关闭状态，活跃状态，空闲状态，当处理器处于关闭状态时不消耗能量。若采用DPM技术，考虑到关闭处理器所需的开销，令E₀为空闲状态切换到关闭状态所需的能耗开销，P_idle为空闲状态的功耗，则关闭处理器的时间开销当空闲时间大于t₀，且没有就绪任务时可以选择关闭处理器。