用于多核嵌入式环境的硬实时任务感功调度算法

充分考虑当前CMOS多核嵌入式处理器片上仅提供全局动态电压缩放(DVS)支持以及亚纳米时代后CMOS处理器泄露功耗不可忽视的现状,提出一种新的多核嵌入式环境中的硬实时任务感功调度算法GRR&CS。算法通过基于贪心法的静态任务划分,基于全局资源回收利用和任务迁移的动态负载均衡,以及动态核缩放三个步骤实现整体能耗的降低,并同时保证实时任务的可调度性约束。实验表明,提出的算法

第3 1卷第 1期 1 21年 1 01 1月文章编号：0 1 0 1 2 1 ) 1 9 6— 4 10—98 (0 1 1—23 0

计算机应用J u n l fC mp trAp l a in o r a o u e p i t s o c o

V0 . I31 No. 1 1NO 20l V. 1

di1.7 4 S ..0 7 2 1 .23 o:0 3 2/ P J 18 .0 0 9 6 1

用于多核嵌入式环境的硬实时任务感功调度算法敬思远，余垄，钟毅(电子科技大学计算机科学与工程学院，成都 6 13 ) 17 1( u se 16 cn) k nh@ 2 .o

摘

要：充分考虑当前 C S多核嵌入式处理器片上仅提供全局动态电压缩放 ( V ) MO D S支持以及亚纳米时代后

C S处理器泄露功耗不可忽视的现状，出一种新的多核嵌入式环境中的硬实时任务感功调度算法 G R C。算 MO提 R&S

法通过基于贪心法的静态任务划分，于全局资源回收利用和任务迁移的动态负载均衡，基以及动态核缩放三个步骤

实现整体能耗的降低，同时保证实时任务的可调度性约束。实验表明，出的算法相比较现有算法多节省 1.%并提 48一

4 .%的能耗。 12

关键词：多核处理器；实时任务；态电压缩放；务划分；任务迁移；缩放硬动任核中图分类号： P 1 T36文献标志码： A

Po r-wa e a g r t o r e ltm e t s c e uln n we - a r l o ihm f r ha d r a i a ks s h d i g i - m u t. o e e b dd d e v r n e l ic r m e e n i o m ntJNG S.u n S u,Z I iy a, HE K n HON Yi G ( ol efC m u r c nea dE gne n,U i rt o l t ncSi ea dTcn l yo hn,C eg uS h a 17 hn ) C lg o p t i c n n ier g nv syf Ee r i c n n ehoo C i e o eSe i e i co e c gf a hnd w un6 3,C i 1 1 aAbsr t Ta i g f lc nsde ain o h tCM OS mulic r mbe d d p o e s ro l r v d s go a n mi la e t ac: k n ul

o i rto ft a t- o e e d e r c s o n y p o i e l b lDy a c Votg

Sa n D S n s o e aaei sr u,ti pp r rpsdanw pw r w r ceuigagrh G R Sf cl g( V )adi w r ek g s e os hs ae o oe e o e- aesh dl o t i tp l i p a n l i m R&C r oh r e -i e ts s i ut-o e emb d d nvr n n . Th p we a ig wa c iv d b h e se s i cudng g e d - a d r a t a k n m lic r l m e de e io me t e o r s vn s a h e e y t r e tp, n l i r e y

b s d s t a k a t in l b l e o r er ca t n b s d d n mi o d b a c n y a c c r c i g h l o t m a e t i t s s p r t,g o a s u c e lmai a e y a c l a a n e a d d n mi o es a n .T ea g r h ac io r o l l i as e p h c e u a i t fts s h x e me tlr s l h w a h rp s d a g r h s v s mo e a o t1 .%一 lo k e st e s h d l bl yo k .T e e p r n a e u t s o t t e p o o e lo t m a e r b u 4 8 i a i s h t i41 2% e e g ha t e xsig wo k . . n r y t n o h re itn r s

K yw r s utcr rcs r h r r li e ak;D nm c o aeSa n D S;t kprt n akm g t n e od:m l—o poes; a a—m ss ya i V l g c ig( V ) a a io;ts i ai; i e o de t t t l s ti r ocr c i o e s a ng l

0引言 随着嵌入式系统应用的飞速发展，们对嵌入式实时处人

务松弛时间与系统松弛时间，出了一种基于松弛时间并行提

补偿的 D S方法，而降低执行时钟频率， V从该算法使系统能耗降低了 4%~ 0。但是该算法存在以下问题：是没有 5 6%一

理能力提出更高的要求。传统

的单核处理器已经不能满足某

些复杂嵌入式实时处理的要求，因此，开发基于多核处理器的实时嵌入式系统的要求已经极为迫切。但是，多核处理器的高能耗问题严重制约着它在嵌入式领域的广泛应用，因为它不但影响了系统的安全性和可靠性，时还降低了某些基于同电池供电的系统的使用时长。因此，核嵌入式环境的节能多研究成为必然趋势。

考虑到当前多核嵌入式处理器片上仅提供全局 D S V支持问题；二是没有充分利用多核处理器核间任务迁移开销小的特点，而是简单作为多处理器系统进行研究；三是没有考虑泄露功耗问题，节能效率没有达到最优。文献[]虑到处理使 4考器制造工艺进入纳米时代后其泄露功耗已不可忽视的现状，提出了一种通过 D SA B D nmi V l g c i - dpi V - B ( ya c o aeSa n A ate t l g v

B d i i ) o yBa n技术降低泄露功耗的方法， sg但是作者着重于分析系统泄漏功耗，并没有给出有针对性的 D S算法。文献 V[]基于 D SA B技术，先通过有根有向无循环图 5则 V—B首( i c dR oe cc cGa h D A算法对任务进行独立 Dr t otdA yl rp, R G) ee i

动态电压缩放 ( ya cV h g cl g V ) D nmi o aeSa n,D S是一种有 i效的节能技术。该技术应用的核心思想是：在满足任务完成截止时限要求的前提下，程序运行过程中动态调节处理器在

电压，得处理器不总以最高电压工作，使以此达到节能的目的。在单核处理器节能调度领域，献[]提出了一系列文 I中基于 D S的算法 ( T D S, V R—V )在确保任务可调度性的前提下，

化处理，出了另一种算法，基于 7 m能耗模型进行了仿提并 0n真测试。

本文研究多核嵌入式环境中的硬实时任务节能调度算法，目前支持 D S技术的多核嵌入式处理器， A M1而 V如 R 1

通过计算任务的资源利用率进而对时钟频率进行调节，系将统能耗降低了 2%一 0;献[] 0 4%文 2则考虑了任务之间的同步问题，算法进行了扩展。在多

核处理器领域，献[]对文 3针对通过分析同构多核系统中实时任务间的依赖关系，到任得收稿日期：0 1— 5—1;回日期：0 1— 7— 8 21 0 2修 21 0 0。

MP oe、 MD T r nN o7具有以下特点： )提供全局 C r A ui e J o 1仅D S支持，就是说，有处理器核 (称核 )享同一时钟 V也所简共频率，且可提供调节的频率值是离散的； )成制造工艺并 2集

基金项目：国家 8 3计划项目 (0 8 A 4 0 )粤港关键领域重点突破项目 (0 9 9 B 1。 6 2 0 A 0 A17; 2 04 8 2 )作者简介：敬思远 ( 9 1一)男， 18,四川蒲江人，士研究生，C博 C F会员，要研究方向：色计算；佘壁 ( 9 7一)男，川成都人，授， 主绿 16,四教博士生导师，士，博主要研究方向：网络计算；钟毅( 90一),, 18男四川邛崃人，博士研究生，主要研究方向：绿色计算。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rxyj.html