CN100416463C - 面向嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法 - Google Patents

面向嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100416463C
CN100416463C CNB2006100538185A CN200610053818A CN100416463C CN 100416463 C CN100416463 C CN 100416463C CN B2006100538185 A CNB2006100538185 A CN B2006100538185A CN 200610053818 A CN200610053818 A CN 200610053818A CN 100416463 C CN100416463 C CN 100416463C
Authority
CN
China
Prior art keywords
task
time
real
processor
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006100538185A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1945498A (zh
Inventor
陈天洲
黄江伟
郑臻炜
钱杰
梁晓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CNB2006100538185A priority Critical patent/CN100416463C/zh
Publication of CN1945498A publication Critical patent/CN1945498A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100416463C publication Critical patent/CN100416463C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Landscapes

  • Power Sources (AREA)

Abstract

本发明公开了一种面向嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法。本发明提供了一种新的方法用来建模、解决并进行优化嵌入式***低功耗实时任务调度问题。本发明通过利用实时动态调频调压技术和实时时间片轮转模型，达到低功耗实时调度。该发明基于一个实用时间片轮转的任务模型，通过在模型中加入任务的实时性限制来保证任务地实时性。同时任务在执行过程中，操作***使用动态调频调压技术，实时地调整处理器地状态，以达到节能地目的。本发明根据***的负载情况，动态设置***处理器的运行频率和内核电压，改变***的能耗。本发明同时根据***中各个任务的轻重缓急，将不同的任务放到处理器上执行，保证任务的实时性。

Description

面向嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法
技术领域
本发明涉及基于嵌入式***软件节能技术领域，特别是涉及一种面向嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法。
背景技术
在便携式嵌入式设备电源管理领域，目前的困难在于既要满足便携式终端对电源供电的要求，又要做到占用空间小、重量轻和供电时间更长。下一代消费类电子产品的电源解决方案重点应该集中在硬件和软件两方面技术，包括：(1)在小巧外形尺寸下，如何实现所需电源性能的工艺和技术，涉及热管理、降噪、电池管理和功能整合等技术；(2)动态功率管理技术，它取决于CPU性能、软件、中间件以及用户对更换电池的时间间隔等要求；(3)动态功率管理技术对操作***内核和驱动器，以及应用编程接口(API)对驱动器、中间件和应用本身的影响。
现在嵌入式设备的功能变得越来越强大，功能也越来越丰富。随着嵌入式设备功能越来越多，用户对嵌入式设备电池的能量需求也越来越高，现有的锂离子电池已经越来越难以满足消费者对正常使用时间的要求。对此，业界主要采取两种方法，一是开发具备更高能量密度的新型电池技术，如燃料电池，在可以预见的5年内，电池技术不可能有很大的突破；二是在电池的能量转换效率和节能方面下功夫。在目前新的高能电池技术(如燃料电池)仍不成熟的情况下，下一代手持设备的电源管理只能从提高电源利用率和降低功耗这二个方面着手。
如何延长电池的使用寿命，以及尽量减少电池能量的消耗已经成为嵌入式领域的一个研究热点。现在主要集中在硬件设计和软件优化两方面。其中软件优化方面现在主要包括***软件和应用软件两方面。***软件主要集中在编译器和操作***内核两块。
在操作***领域，现在主要的电源管理方法是利用操作***内核，动态的调整***处理器和总线的频率，降低***的整体能耗。而且***可以通过动态频率指令改变***状态，是***处于低功耗状态，以达到节能的目的。在编译器方面，现在主要通过编译器在编译应用程序阶段，对代码进行优化，使代码尽量的紧凑以及访问设备尽量集中，以达到节能的目的。
上面的方法中，实现起来都需要比较繁琐的过程，而且没有考虑实时性，在现在嵌入式***领域的应用存在一定的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
1)实时任务的时间片调度：
当实时任务队列中，存在多个实时任务时，***将通过时间片的方式对***中的任务进行调度，以满足各个实时任务的需要；
时间片调度的方式是将处理器的运行时间划分等分的时间片，当任务在处理器上运行时，只能运行一个时间片长度，当时间片用完后，被强制停止执行，换下一个任务执行；
2)任务还需要执行时间计算：
在实时***中，一个实时任务它有以下几个参数是确定：任务的开始时间、实时任务的最终期限、以及任务的运行时间；
在本发明中，任务的运行时间代表了任务还需要执行的时间，它随着任务的执行，逐渐减小，每次减少的额度和时间片相等；
3)处理器新的运行频率计算：
每次调度结束之后，如果实时任务队列中还有任务，***将计算当前情况下面最优的处理器频率，计算公式如下所示：
f = f max · Σ i = 1 max T i · p / ( T i · e - now )
其中fmax是处理器的最高执行速度，
max是***中的实时任务数，
Ti是第i个实时任务，
Ti.p是第i个实时任务还要执行的时间，
Ti.e是第i个实时任务的最终期限，
Now是***的现在时间；
4)新任务的选择：
计算出新的处理执行频率后，***将选择下个获得执行的任务，下一个任务的选择通过计算处理器的频率比获得，频率比最大的任务获得执行的权利，频率比的计算公式如下所示：
fp＝T.p/(T.e-now)
其中fp是任务的频率比，
T是实时任务的控制字，
T.p是实时任务还要执行的时间，
T.e是实时任务的最终期限，
Now是***的现在时间；
5)处理器频率设置：
调度***根据3)项中处理器新的运行频率计算方法计算出一个新的频率值，当新的频率值大于现在的频率时，将处理器的频率设置成新计算出来的频率，否则不变。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：
本发明将操作***的实时性和低功耗调度工作相结合，利用现有操作***的实时性来保证任务的实时性要求。本发明通过将低功耗调度方法融入到实时的任务调度中，在保证认识实时性的同时，达到低功耗的目的，延长***电池的使用时间。
(1)实时性：应用程序在***中运行时，调度算法按照时间片轮换的方法进行调度，保证了***的实时性。
(2)稳定性：操作***将动态调整***状态的权利掌握在自己手中，而不是下放给应用程序，这样***就能在兼顾全局的情况下动态调整***的状态，保证***的稳定。
(3)低功耗性：本发明利用动态调频调压技术，通过分析***的负载，设置***的处理器运行频率和内核电压，降低了***的功耗。
附图说明
图1举例说明本发明新任务的选择方式；
图2是整个调度***工作的流程图。
具体实施方式
在实施嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法时，操作***在调度过程中，考虑了实时和节能两个约束。
嵌入式***低功耗实时任务调度的简化方法具体实现流程如下。
1)实时任务的时间片调度：
当实时任务队列中，存在多个实时任务时，***将通过时间片的方式对***中的任务进行调的，以满足各个实时任务的需要。
时间片调度的方式是将处理器的运行时间划分等分的时间片，当任务在处理器上运行时，只能运行一个时间片长度，当时间片用完后，被强制停止执行，换下一个任务执行。
当处理器上的任务被调度出去后，调度器选择一个新的任务，并分配时间片给这个新的任务。在这个时间片时间内，这个任务将占有处理器的资源，直到时间片用完或者任务完成。当任务的时间片用完后，任务将被暂时剥夺使用处理器的权利，这个任务将被放到运行队列的末尾，等待下一次被调度到处理器上运行。同时，另外一个任务将被调度到处理器上执行。时间片的轮换保证了所有任务都有运行的机会。
2)任务还需要执行时间计算：
在实时***中，一个实时任务它有以下几个参数是确定：任务的开始时间、实时任务的最终期限、以及任务的运行时间。
在本发明中，任务的运行时间代表了任务还需要执行的时间，它随着任务的执行，逐渐减小，每次减少的额度和时间片相等。这样做可以实时的反应***中任务对处理器的需求。
任务还需要执行时间的计算方式是每次分配给当前任务的时间片用完后，用当前任务控制字中的还需执行时间减去时间片的值。
3)处理器新的运行频率计算：
每次调度结束之后，如果实时任务队列中还有任务，***将计算当前情况下面最优的处理器频率，计算公式如下所示：
f = f max · Σ i = 1 max T i · p / ( T i · e - now )
其中fmax是处理器的最高执行数度，
max是***中的实时任务数，
Ti是第i个实时任务，
Ti.p是第i个实时任务还要执行的时间，
Ti.e是第i个实时任务的最终期限，
Now是***的现在时间；
本计算方法首先通过公式
Figure C20061005381800072
计算了***的负载情况，然后***根据负载的情况计算出能够满足各个任务实时性要求的最低处理器频率。
4)新任务的选择：
计算出新的处理执行频率后，***将选择下个获得执行的任务，下一个任务的选择通过计算处理器的频率比获得，频率比最大的任务获得执行的权利，频率比的计算公式如下所示：
fp＝T.p/(T.e-now)
其中fp是任务的频率比，T是实时任务的控制字，T.p是实时任务还要执行的时间，T.e是实时任务的最终期限，Now是***的现在时间。
fp融和了任务的很多特性，可以有效地反映任务的急迫性，重要性和执行的时间长度。fp越大，代表着这个任务的急迫性越强，必须得优先考虑。
如果在等待队列里依次选择任务去执行，那么部分紧急的任务可能就会因为未被分到时间片的原因而未完成实时性的要求。如图1所示，图1a是实时任务T1的频率比，图1b是实时任务T2的频率比。当实时任务T2到来时，如果处理器全速运行实时任务T2，那么实时任务T2将在期限内完成，因为有上面的计算方法作保证，那么在实时任务T2结束后，处理器依然将全速运行实时任务T1也在期限内完成。但是由于分时以后实时任务T2开始，到实时任务T2结束这一段时间内，虽然处理器以全速运行，但是由于实时任务T1，也被分到了一定时间，那么实时任务T2必将超过期限。当然这是个比较极端的例子，但是类似的情况确实存在的。
5)处理器频率设置：
调度***根据总实时任务的频率比计算出一个新的频率值，当新的频率值大于现在的频率时，将处理器的频率设置成新计算出来的频率，否则不变。
处理器频率的设置是通过动态调频调压DVFS技术完成的。DVFS技术主要解决了一个频率与内核电压同步调整的协同和模块化问题。使用这个技术的前提是，处理器的负载一直在变，当处理器的利用率较低时，可以通过DVFS技术来降低处理器的频率，但是不能因此而影响性能。举个例子，现在***中只有一个任务，它的执行时间需要10个时钟周期，而它的期限是100个时钟周期那么可以将处理器的速度调整到1/10周期每秒的速度。
调度***的整体流程图如图2所示。

Claims (1)

1. 一种面向嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法，其特征在于：
1)实时任务的时间片调度：
当实时任务队列中，存在多个实时任务时，***将通过时间片的方式对***中的任务进行调度，以满足各个实时任务的需要；
时间片调度的方式是将处理器的运行时间划分等分的时间片，当任务在处理器上运行时，只能运行一个时间片长度，当时间片用完后，被强制停止执行，换下一个任务执行；
2)任务还需要执行时间计算：
在实时***中，一个实时任务它有以下几个参数是确定：任务的开始时间、实时任务的最终期限、以及任务的运行时间；
在本发明中，任务的运行时间代表了任务还需要执行的时间，它随着任务的执行，逐渐减小，每次减少的额度和时间片相等；
3)处理器新的运行频率计算：
每次调度结束之后，如果实时任务队列中还有任务，***将计算当前情况下面最优的处理器频率，计算公式如下所示：
f = f max · Σ i = 1 max T i · p / ( T i · e - now )
其中fmax是处理器的最高执行速度，
max是***中的实时任务数，
Ti是第i个实时任务，
Ti.p是第i个实时任务还要执行的时间，
Ti.e是第i个实时任务的最终期限，
Now是***的现在时间；
4)新任务的选择：
计算出新的处理执行频率后，***将选择下个获得执行的任务，下一个任务的选择通过计算处理器的频率比获得，频率比最大的任务获得执行的权利，频率比的计算公式如下所示：
fp＝T.p/(T.e-now)
其中fp是任务的频率比，
T是实时任务的控制字，
T.p是实时任务还要执行的时间，
T.e是实时任务的最终期限，
Now是***的现在时间；
5)处理器频率设置：
调度***根据第(3)项中处理器新的运行频率计算方法计算出一个新的频率值，当新的频率值大于现在的频率时，将处理器的频率设置成新计算出来的频率，否则不变。
CNB2006100538185A 2006-10-12 2006-10-12 面向嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法 Expired - Fee Related CN100416463C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100538185A CN100416463C (zh) 2006-10-12 2006-10-12 面向嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100538185A CN100416463C (zh) 2006-10-12 2006-10-12 面向嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1945498A CN1945498A (zh) 2007-04-11
CN100416463C true CN100416463C (zh) 2008-09-03

Family

ID=38044927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100538185A Expired - Fee Related CN100416463C (zh) 2006-10-12 2006-10-12 面向嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100416463C (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101246437B (zh) * 2008-01-28 2010-06-09 中兴通讯股份有限公司 一种嵌入式实时***进程均衡调度方法
CN101604198B (zh) * 2009-07-10 2010-09-29 杭州电子科技大学 一种降低嵌入式***功耗的方法
DE102010025884B3 (de) * 2010-07-02 2011-07-07 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Verfahren zum Betrieb eines Prozessors in einer Echtzeitumgebung
CN101943944B (zh) * 2010-09-15 2012-07-04 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于空闲历史信息的计算阵列节能方法
CN102508698B (zh) * 2011-09-23 2013-07-31 浙江大学 一种使嵌入式***最高温度最小化的调度方法
WO2012163050A1 (zh) * 2011-11-14 2012-12-06 华为技术有限公司 一种降低芯片功耗的方法及设备
US9152451B2 (en) * 2013-01-03 2015-10-06 GM Global Technology Operations LLC Method of distributing processor loading between real-time processor threads
CN103176590A (zh) * 2013-03-21 2013-06-26 湖南大学 一种基于动态电压调节的嵌入式***任务节能调度方法及***
CN103455131B (zh) * 2013-08-20 2016-01-20 北京航空航天大学 一种基于概率的嵌入式***中能耗最小化的任务调度方法
US10031573B2 (en) * 2014-11-17 2018-07-24 Mediatek, Inc. Energy efficiency strategy for interrupt handling in a multi-cluster system
CN105933702B (zh) * 2016-04-19 2019-06-04 北京工商大学 一种基于任务敏感的功耗控制方法
CN106293009B (zh) * 2016-08-16 2018-01-26 华中科技大学 一种基于区域划分的嵌入式节能调度方法
CN108845659B (zh) * 2018-01-30 2021-06-04 武汉大学 一种功耗优先的嵌入式处理器实时任务分配方法
CN108388230B (zh) * 2018-02-11 2020-08-07 北京车和家信息技术有限公司 任务调度方法、任务调度***、车辆电子控制单元及车辆
CN110940947B (zh) * 2019-12-19 2022-04-22 国网宁夏电力有限公司检修公司 一种手持极性测试装置自适应超长工作时间方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1673965A (zh) * 2004-03-26 2005-09-28 株式会社东芝 实时可调度性确定方法和实时***
CN1737764A (zh) * 2005-09-12 2006-02-22 浙江大学 支持osek标准的嵌入式实时操作***的任务调度方法
CN1740973A (zh) * 2004-08-23 2006-03-01 中兴通讯股份有限公司 一种实时任务管理与调度方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1673965A (zh) * 2004-03-26 2005-09-28 株式会社东芝 实时可调度性确定方法和实时***
CN1740973A (zh) * 2004-08-23 2006-03-01 中兴通讯股份有限公司 一种实时任务管理与调度方法
CN1737764A (zh) * 2005-09-12 2006-02-22 浙江大学 支持osek标准的嵌入式实时操作***的任务调度方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
实时多任务机制在低功耗单片机***中的最小实现. 汪滢，辛晓宁，袁德成.化工自动化及仪表，第29卷第3期. 2002
实时多任务机制在低功耗单片机***中的最小实现. 汪滢，辛晓宁，袁德成.化工自动化及仪表，第29卷第3期. 2002 *
嵌入式实时操作***中的调度问题. 郭江鸿，董祥和.太原理工大学学报，第35卷第1期. 2004
嵌入式实时操作***中的调度问题. 郭江鸿，董祥和.太原理工大学学报，第35卷第1期. 2004 *
嵌入式实时操作***任务调度算法优化. 谢敏，李桥梁.电子科技，第195期. 2005
嵌入式实时操作***任务调度算法优化. 谢敏，李桥梁.电子科技，第195期. 2005 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1945498A (zh) 2007-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100416463C (zh) 面向嵌入式***低功耗实时任务参数模型调度方法
CN100465857C (zh) 一种面向嵌入式***低功耗实时任务调度的简化方法
CN101290585B (zh) 一种嵌入式***实时任务的调度方法
US11579934B2 (en) Scheduler for amp architecture with closed loop performance and thermal controller
CN100580632C (zh) 嵌入式***rm低功耗调度中松弛时间在线重分配方法
CN102622273B (zh) 基于自学习负载预测的集群按需启动方法
Chen et al. Procrastination for leakage-aware rate-monotonic scheduling on a dynamic voltage scaling processor
Bhatti et al. An inter-task real time DVFS scheme for multiprocessor embedded systems
CN100590571C (zh) 实时嵌入式***edf低功耗调度的msr方法
CN101216727A (zh) 嵌入式低功耗操作***中动态频率调整的映射方法
Niu et al. Energy-efficient fixed-priority scheduling for real-time systems based on threshold work-demand analysis
Niu System-level energy-efficient scheduling for hard real-time embedded systems
CN101604198B (zh) 一种降低嵌入式***功耗的方法
CN101685335A (zh) 基于seda的应用服务器及其节能装置和方法
CN117374933A (zh) 基于计算负载时空转移的数据中心需求响应优化调度方法
Cho et al. A high performance load balance strategy for real‐time multicore systems
CN105706022B (zh) 一种预测处理器利用率的方法、处理装置和终端设备
CN1936776A (zh) 面向嵌入式***低功耗实时任务调度的简化方法
CN106933325B (zh) 一种固定优先级io设备能耗管理方法
Zhao et al. Fine-grained per-core frequency scheduling for power efficient-multicore execution
Shieh et al. Energy-efficient tasks scheduling algorithm for dual-core real-time systems
Naik et al. RT-DVS for power optimization in multiprocessor real-time systems
CN105069250A (zh) 一种基于调度粒度的任务优先级计算方法
AlEnawy et al. Energy-constrained performance optimizations for real-time operating systems
Wu et al. A Low Power Consumption Period Task Scheduling Algorithm in Real-Time System

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080903

Termination date: 20111012