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专利号: 2017105513464
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于概率分布函数硬实时任务能耗最优速度计算方法,其特征在于,包括:计算设备Dk的临界时间Bk且将任务Ti所使用设备的临界时间按照非降的顺序进行排列,其中,k和i为正整数;

利用概率分布函数F(xi)表示任务Ti的负载;

结合所述概率分布函数F(xi),计算任务Ti执行时的能耗Ee(S);

计算任务Ti在空闲周期内的能耗Es(S)以及任务Ti设备转化开销的能耗Et(S);

分别计算任务Ti的速度的下限 和速度上限

由Ei(S)、Es(S)和Et(S)三者之和计算出任务Ti的总能耗E(S),再结合速度下限 和速度上限 确定任务Ti能耗最优速度临界时间Bk的计算方法如下:

其中, 为设备Dk状态转化的时间开销, 为设备Dk状态转化的能耗开销, 为设备Dk在活跃状态的功耗, 为设备Dk在休眠状态的功耗,max表示求最大值;将任务Ti所使用设备的临界时间按照非降的顺序进行排列,具体表示为:B1≤B2≤...≤Bm≤di-ci

其中,di表示任务Ti的相对截止期限,ci表示任务Ti最坏情况下的执行时间,m表示任务Ti在执行过程中要使用设备个数;

利用概率分布函数F(xi)表示任务Ti的负载,具体表示为:F(xi)=P(X≤xi)

其中,F(xi)是任务Ti负载的累积分布函数,X是任务Ti处理器时钟需求的随机变量,P(X≤xi)是任务Ti在其周期内时钟需求不超过xi的概率;将任务Ti的负载划分为n个小区间,(w0,w1],(w1,w2],…,(wn-1,wn],w0=bi,wn=ci,其中bi是任务Ti最好情况下的执行时间;当xi的值落在区间(wi,wi+1]时,任务Ti在其周期内时钟需求不超过xi的概率为F(wi+1),第i个区间(wi-1,wi]的大小用hi表示,hi=wi-wi-1;当i=0,hi=bi;

计算任务Ti执行时的能耗Ei(S),具体为:

其中,a为与系统相关的常数,其取值范围为2≤a≤3;S为处理器的运行速度;Pia为设备Di在活跃状态的功耗,i为1≤i≤m之间的整数,k为1≤k≤n-1之间的整数,wk为第k区间的右端点值,hk为第k区间的大小,F(wk)表示是任务Ti在其周期内时钟需求不超过wk的概率;

计算任务Ti在空闲周期内的能耗Es(S)以及任务Ti设备转化开销的能耗Et(S),包括:其中,Pia为设备Di在活跃状态的功耗,P(t=Y)表示任务Ti在时刻Y完成的概率,t表示任务Ti的完成时间;Ti设备转化开销的能耗Et(S)的计算方法如下:其中,Eiw为设备Di状态转化的能耗开销,F((di-Bi)S)表示任务Ti在其周期内时钟需求不超过(di-Bi)S的概率,Bi表示设备Di的临界时间;

分别计算任务Ti的速度下限 和速度上限 具体为:

其中,Smin为处理器能够提供的最小速度,Sint为其执行时间落在区间的最小速度,Slim为最坏情况下执行时间的最低速度,Smax为处理器提供的最大速度,Sp为区间上界速度;Sint和Sp的计算方法如下:其中,ai为1≤k≤n之间的整数,表示对任务的执行区间进行分组的索引; 表示任务Ti在时刻di-Bi在这个区间执行,也就是说F((di-Bi)S)可以表示为 表示任务Ti在其周期内时钟需求不超过 的概率;ε为大于0数值很小的常数,其值是确保所述确定任务Ti能耗最优速度 包括:

将确定能耗最优速度 的问题分解为a1,a2,…,am的子问题,每个子问题中满足找出使每个子问题中能耗最低的速度再结合所计算出来的任务Ti的速度的下限 和速度上限 确定任务Ti能耗最优速度

确定任务Ti能耗最优速度 的具体处理步骤为:

任务Ti的总能耗:

经过变化替换,且划分为m个子问题之后得出:

求上式的最小值,且上式满足以下的约束条件:

且 且Smin≤S≤Smax

当 可求得任务Ti能耗最优速度 其中