[发明专利]一种硬实时系统能耗最优方法

说明书

本发明公开了一种硬实时系统能耗最优方法，包括：计算硬实时系统中每个使用设备D_k的临界时间B_k；将任务T_i所使用设备的临界时间按照非降的顺序进行排列；根据所使用设备的临界时间，将任务T_i的空闲区间划分为m+1个子区间{I_m,I_m‑1,…,I₀}；分别计算任务T_i的响应时间属于所述子区间和不属于所述子区间时，执行任务T_i所消耗的总能耗E_i(S)；求取总能耗E_i(S)的最小值，获得局部最优速度根据局部最优速度计算全局最优速度本发明方法计算的全局最优速度能够有效地降低系统能耗。

技术领域

本发明涉及嵌入式系统能耗管理技术领域，具体是一种硬实时系统能耗最优方法。

背景技术

硬实时嵌入式系统在航空航天、通信、电力、机械制造等领域有着广泛的应用。硬实时系统对时限有严格的要求，一旦任务错误截止期限，会带来不可预料的后果，甚至导致严重的灾难。随着超大规模集成技术的快速发展，处理器的功耗逐渐增大，而采用电池供电的硬实时嵌入式系统，由于电池的体积与容量的限制，导致硬实时嵌入式设备的待机时间受限，这严重影响硬实时嵌入式设备的使用。因此，能耗问题成为设计硬实时嵌入式系统的瓶颈。目前绝大多数商业处理器和系统设备都能够支持动态电压调节(DVS)技术和动态功耗管理(DPM)技术这两种低功耗技术，这为降低系统能耗提供了可能。

硬实时嵌入式系统的能耗主要来自处理器和系统设备的能耗。常见的系统设备有LCD、内存、硬盘等等。现有的研究方法主要将处理器能耗和系统设备能耗单独分开研究，没有将这两个主题作为一个整体加以研究。也就是说，现有研究所计算出的处理器速度，仅仅对于处理器或者系统设备是最优的，但对于整个系统不是最优。针对现有研究方法的不足，提出节能效果更好，且能够满足硬实时系统时限要求的硬实时系统能耗最优速度方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种硬实时系统能耗最优速度方法，该方法根据设备的临界时间，利用DPM技术将设备切换到低功耗状态以降低系统能耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种硬实时系统能耗最优方法，包括：

计算硬实时系统中每个使用设备D_k的临界时间B_k；其中，k为整数；

将任务T_i所使用设备的临界时间按照非降的顺序进行排列；其中，i为整数；

根据所使用设备的临界时间，将任务T_i的空闲区间划分为m+1个子区间{I_m,I_m-1,…,I₀}；其中，m为大于等于1的整数；

分别计算任务T_i的响应时间属于所述子区间和不属于所述子区间时，执行任务T_i所消耗的总能耗E_i(S)；其中，S表示处理器的运行速度；

求取总能耗E_i(S)的最小值，获得局部最优速度

根据局部最优速度计算全局最优速度

B_k的计算方法如下：

其中，为设备D_k状态转化的时间开销，为设备D_k状态转化的能耗开销，为设备D_k在活跃状态的功耗，为设备D_k在休眠状态的功耗，max表示求最大值。

的计算方法如下：