[发明专利]一种实时处理器系统可靠性最大化方法及系统

说明书

本发明提供了一种实时处理器系统可靠性最大化方法及系统。方法包括：S1，构建待调度任务集；S2，基于时间约束、实时剩余能耗预算、实时松弛时间和每个任务的最大可利用能量依次为每个任务分配最佳起始执行速度，执行速度为执行所述任务的处理器频率；基于任务分配的最佳起始执行速度回收能量和松弛时间；S3，基于待调度任务集中任务分配的最佳起始执行速度计算系统的无故障可靠性概率。考虑了系统在能耗和时间的约束前提下，依次将处理器频率分配给任务，充分利用了任务提前完成后的剩余能量和空闲时间，使后续每个任务依据其最大可利用能量分配到最佳起始执行速度，从而使得系统整体可靠性最优。

技术领域

本发明涉及任务调度技术领域，尤其涉及一种实时处理器系统可靠性最大化方法及系统。

背景技术

嵌入式设备，尤其是手机、平板电脑和其他娱乐设备，已广泛应用多核处理器。单核处理器已逐渐不能满足一些复杂嵌入式系统的实时处理需求，多核处理器系统的能量管理技术已成为近年来的研究热点。随着嵌入式设备的性能越来越高，处理速度越来越快，处理速度的提高必然会增加嵌入式设备的能耗，严格限制了电池的使用。

动态电压调节(Dynamic Voltage Scal ing,DVS)是一种有效的低功耗管理技术，它通过降低电源电压和处理器频率来实现低功耗指标。然研究表明，降低处理器频率也会降低系统的可靠性，导致系统不稳定，产生严重的后果。此外，降低处理器频率会增加任务的执行时间，从而可能导致任务的执行时间超过任务的截止完成时间，从而导致任务执行失败。然而，在军事、航天等主要领域，可靠性通常被认为是嵌入式系统最优先考虑的指标。

多核处理器系统一般有两种实时调度算法，局部调度算法和全局调度算法。局部调度算法为在一定条件下将任务分配到单个处理器上，然后根据单核处理器的情况对每个任务进行调度。全局调度算法将待调度的任务按照优先级进行排队，再由各处理器根据队列优先级进行调度。与局部调度算法相比，全局调度算法能够更充分地利用各个过程。

近年来，同时考虑能耗、时效性和可靠性等限制条件的问题也引起了实时系统领域的关注。现有研究中，第一种方法是在单处理器时间和能量约束下最大化可靠性的有效方法；第二种方法是基于能量约束的可靠性最大化算法，有效地平衡了高可靠性和能源消耗之间的权衡；第三种方法是通过对马尔可夫链对处理的任务进行概率化，解决了最大化系统可靠性的问题。

但是，对于第一种方法在单处理器时间和能量约束下最大化可靠性的有效方法，并不适用于实时多处理器系统。对于第二种方法基于能量约束的可靠性最大化算法，并没有很好地利用任务早期执行后产生的剩余松弛时间。对于第三种通过马尔可夫链的方法中，如何处理任务中任务剩余能量的问题在方案中并没有被考虑，系统可靠性提升有限。总之，现有的研究还没有一种方法能够在给定的时间和能量约束下充分利用多处理系统中多余的动态能量和剩余松弛时间，从而使系统的可靠性最大化。此外，处理器优化的结果还没有被有效地记录下来以备查询或者参考。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，提供一种在能量和时间约束下实时处理器系统可靠性最大化方法及系统。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种实时处理器系统可靠性最大化方法包括：步骤S1，构建待调度任务集，所述待调度任务集中的任务顺序排列；步骤S2，基于时间约束、实时剩余能耗预算、实时松弛时间和每个任务的最大可利用能量依次为每个任务分配最佳起始执行速度，执行速度为执行所述任务的处理器频率；基于任务分配的最佳起始执行速度回收能量和松弛时间；步骤S3，基于待调度任务集中任务分配的最佳起始执行速度计算系统的无故障可靠性概率。

为了实现本发明的上述目的，根据同样的发明构思，本发明第二个方面提供了一种实时处理器系统，包括至少两个处理器，按照本发明第一方面所述的实时处理器系统可靠性最大化方法为处理器分配最佳起始执行速度和获取系统的无故障可靠性率。