[发明专利]固定优先级待机备用系统利用率划分能耗优化方法

说明书

本发明公开了一种固定优先级待机备用系统利用率划分能耗优化方法，包括以下步骤:通过利用率划分的方法，将待机备用系统资源受限周期任务集分配到主处理器和备份处理器；确定处理器速度切换开销；利用单调速率策略调度可行的充分条件以及资源受限周期任务模型的速度下限，计算主任务执行的最低速度S_M；确定备份任务执行速度S_B；利用固定双优先级策略调度主处理器和备份处理器的任务；回收系统产生的空闲时间，利用DVS技术和DPM技术，降低系统能耗。本发明的方法通过利用率划分方法分配任务，确保资源能够被互斥使用，在改善系统可靠性的同时，有效地降低系统能耗。

技术领域

本发明涉及嵌入式实时系统领域固定优先级待机备用系统资源受限周期任务的低能耗实时调度，特别涉及一种固定优先级待机备用系统利用率划分能耗优化方法。

背景技术

嵌入式实时系统不仅要求任务在规定的时间内完成执行，而且要确保执行结果的正确。因此，其对实时性要求极其严格。此外，嵌入式实时系统通常采用电池供电，而电池发展技术落后，受体积和重量的限制，其续航能力有限。近年来，随着处理器技术的发展，处理器尺寸不断减少，所造成的能耗越来越高，高能耗不仅影响系统的使用寿命，而且会降低系统的可靠性，更重要的是会对环境造成破坏。因此，实时性、可靠性与低能耗成为制约嵌入式系统发展的重要因素。

待机备用系统是提高系统可靠性的一种重要技术，它由主处理器和备份处理器组成。可以将主任务与其相应的备份任务分配到不同的处理器执行，其中一个处理器的任务执行失败时，另外一个处理器的任务可以继续执行，这样系统可靠性可以得到提高。目前，针对待机备用系统的能耗优化方法的研究工作比较少，而仅有的少数研究主要针对动态优先级策略的系统，不能够适应于固定优先级应用，且这些研究的能耗偏高，抢占开销过大。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种固定优先级待机备用系统利用率划分能耗优化方法，该方法通过利用率划分的方法将待机备用系统资源受限周期任务集分配到主处理器和备份处理器，确定主任务和备份任务的执行速度，利用DVS技术和DPM技术降低系统能耗。

本发明采用如下技术方案：

固定优先级待机备用系统利用率划分能耗优化方法，待机备用系统设有两个处理器，分别为主处理器和备用处理器，其特征在于：

通过利用率划分的方法，将待机备用系统的资源受限周期任务集分配到主处理器和备份处理器；

确定处理器速度切换开销；

利用单调速率策略调度可行的充分条件以及资源受限周期任务模型的速度下限S_H，计算主任务执行的最低速度S_M；

确定备份任务执行速度S_B；

利用固定双优先级策略调度主处理器和备份处理器的任务；

回收待机备用系统产生的空闲时间，利用DVS技术和DPM技术，降低系统能耗。

所述资源受限周期任务集设有n个周期任务组，每个周期任务组设有参数完全相同的主任务和与之相应的备份任务，将每个周期任务按照其利用率u_i从高到低排序；按照利用率从高到低依次将主任务分配到主处理器和备份处理器中；若共享相同资源的主任务被映射到相同处理器上，立即将其强制分配到另外的处理器上；当主任务被分配完毕之后，其相应的备份任务被分配到另外的处理器上。

确定处理器速度切换开销τ_i；其处理步骤如下：

τ_i＝O_i+ω

其中O_i是处理器速度转换开销，ω是管理任务的时间开销，i为整数，取值范围为1到n。