[发明专利]一种适用于数控系统的低功耗调度方法

说明书

本发明涉及实时系统领域任务的实时调度，具体的说是一种适用于数控系统的低功耗调度方法。本发明在任务集调度之前，第一阶段计算关键速度。第二阶段在保证任务实时性前提下，通过延迟函数计算每个任务的执行速度，如果速度大于关键速度，则按照此速度执行，否则，任务使用关键速度执行任务，出现空闲时间时，通过空闲时间的比较，确定处理器进入空闲状态或者休眠状态。采用本发明方法，充分利用系统的空闲时间，降低处理器的运行速度，比现有的低功耗调度方法平均节约18.06％的能耗。

技术领域

本发明涉及实时系统领域周期任务的实时调度，具体的说是一种适用于数控系统的低功耗调度方法。

背景技术

纳米技术制造工艺的不断发展，使得处理器的性能不断提高，但能耗也日益凸显，低功耗设计逐渐成为嵌入式实时系统设计的重要问题。伴随着集成电路规模的飞速发展，集成电路中静态能耗在总功耗中比重越来越大。影响整个系统的可靠性。数控系统是一种硬实时嵌入式系统，不仅要确保任务的实时性、可靠性，而且要降低处理器的能耗。

为了减少因泄露电流所产生的静态能耗，处理器可以利用动态电源管理(DPM)技术进入睡眠状态(又称关闭)来降低处理器静态能耗。DVS技术是在保证任务不错过截止期限的情况下，利用空闲时间调节处理器的运行速度。

现有的周期性任务的节能调度方法，在保证每个将要执行的任务都满足截止期的同时，该方法利用对将要执行的任务进行预测，推测任务执行的时间，尽可能降低处理器速度，推迟任务的执行。但是忽略了静态功耗以及处理器状态转换开销。

发明内容

针对现有低功耗调度方法的不足之处，本发明提出了一种适用于数控系统的低功耗调度方法

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种适用于数控系统的低功耗调度方法，包括以下步骤：

在t＝0时刻，所有任务同时释放，计算离线状态的关键速度；

当有新任务到达时，设置其中，为任务执行过程剩余的时间，C_i为所述新任务T_i最坏情况下的执行时间；

当有任务完成时，设置该任务的C_left＝0；如果有其他新任务到达，选择当前要执行的任务，设置当前要执行的任务的运行速度，如果当前要执行的任务的运行速度小于关键速度，则设置当前要执行的任务的运行速度为关键速度；否则，保持当前要执行的任务的运行速度值不变；如果没有新任务到达，计算处理器无任务执行的时间t_idle；

在到达的新任务中选择一个任务执行，在该任务的执行过程中，其不断减少；

如果处理器无任务执行的时间大于t_θ，则利用DPM技术将处理器进入休眠状态；否则，处理器以关键速度运行；其中，t_θ为处理器无任务执行状态下所产生的最小空闲时间。

所述当前要执行的任务的运行速度，通过以下步骤计算：

首先计算所有任务的总利用率：U＝C₁/P₁+...+C_n/P_n，其中，C₁...+C_n为对应新任务最坏情况下的执行时间，P₁...P_n为对应任务的周期；

然后遍历任务集中的所有任务,T_i∈{T₁,...,T_n|P₁≥…≥P_n}，其中任务集按照截止时间逆序排列，截止时间越长，排序越靠前；

对任务的利用率进行更新操作：U＝U-C_i/P_i；

设置任务剩余执行时间：