多核实时系统低功耗策略研究

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移动和嵌入式设备已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。随着科技的发展,这些设备也体现出越来越高的性能,同时带来的是设备续航时间过短的问题。由于材料本身的限制,电池换代速度远比不上设备更新速度,而且新型电池的研制所需的投入也是相当之高。前人研究的结果表明,低功耗技术能有效降低系统功耗,使设备更好地满足用户的需求。DPM技术和DVS技术是当前研究最为广泛的低功耗技术。DPM技术需先对整个系统进行模块化处理,通过对系统各模块的动态开关来降低系统功耗。DVS技术则是通过对系统执行速度进行动态调节降低系统功耗。本文着眼于多核实时系统上的DVS技术研究,同时加入了一定的DPM技术考虑来寻求多核实时系统的低功耗策略。本文提出了两种基于EDF调度的DVS策略,分别是CC-SE-DVS和CC-R-E-DVS。CC-SE-DVS策略在CC-EDF-DVS策略的基础上引入了段的概念。这里的段是指一个处理器空闲时间的结束到下一个处理器空闲时间的开始。新段的电压调节不需要受前一段的影响,这样可以有效地去除不必要的影响电压调节的因素,达到降低系统功耗的效果。 CC-R-E-DVS策略是在CC-SE-DVS策略的基础上再将任务执行过程中产生的松散时间加以利用,它具有CC-EDF-DVS和CC-RM-DVS调节的双重特性,可以进一步降低系统功耗。模拟实验结果表明,本文所提出的两种DVS策略都能够在原有策略的基础上进一步节省能耗,且对于各种任务分布情况都具有更好的适用性。本文在SIM-WATTCH上搭建了多核平台,并进行了多核调度策略的研究,提出了一种将任务分配给最适处理器核的多核调度策略。该调度策略通过时间使用率匹配来更合理地进行任务分配,既能有效地调节各处理器核的时间使用率,又能适时地关闭空闲的处理器核。模拟实验结果表明,本文所提出的多核调度策略能更好地均衡系统负载,为电压调节创造条件,进一步节省系统能耗。
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