隨著半導(dǎo)體芯片技術(shù)的快速發(fā)展,能量消耗已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)的一個重要設(shè)計課題和性能指標。一些節(jié)能技術(shù)如動態(tài)電壓調(diào)節(jié),動態(tài)電源管理,和自適應(yīng)襯底偏置以及它們的混合為降低嵌入式系統(tǒng)的能量消耗提供了很好的機會。任務(wù)調(diào)度和電壓選擇在能量最小化方面起著積極作用。因此將節(jié)能技術(shù)并入調(diào)度算法對嵌入式系統(tǒng)節(jié)能變得重要起來。事實上,數(shù)據(jù)或者控制依賴對節(jié)能有著負面影響。因此,在節(jié)能調(diào)度算法的設(shè)計中這一因素的負面影響需要被有效地解決�？紤]到重定時有向無環(huán)圖能夠有效地克服迭代內(nèi)數(shù)據(jù)依賴的影響,從而為降低調(diào)度長度或能量消耗提供更多的機會,本文以重定時有向無環(huán)圖為調(diào)度對象設(shè)計了幾個節(jié)能策略。 本文的主要研究工作概括如下: 1.如果一個調(diào)度是基于重定時有向無環(huán)圖產(chǎn)生的,并且所有的任務(wù)都執(zhí)行兩個性能模式,恰當?shù)刂嘏判蛉蝿?wù)順序和每個任務(wù)的性能模式順序能夠產(chǎn)生更多的松弛用于降低能量消耗。為了提供更多的機會降低能量消耗,利用重定時有向無環(huán)圖只有迭代間數(shù)據(jù)依賴這一特點以及一個任務(wù)重排序性能模式順序?qū)θ蝿?wù)執(zhí)行沒有影響這一優(yōu)點,提出了一個技術(shù)重排序任務(wù)和性能模式。首先,當一個組件上的一個任務(wù)被設(shè)置為第一個執(zhí)行的任務(wù)時,對于該組件上給定的任務(wù)集,計算最小的電壓轉(zhuǎn)換時間。然后從這些最小電壓轉(zhuǎn)換時間里選擇一個最小的作為該組件上任務(wù)集的最小電壓轉(zhuǎn)換時間。相應(yīng)任務(wù)順序和性能模式順序是最終要執(zhí)行的任務(wù)和性能模式順序。 2.許多處理器如PXA255, AMD Mobile Athlon4, Transmeta’s Crusoe具有動態(tài)電壓調(diào)節(jié)能力。此外,多核體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)占領(lǐng)了嵌入式系統(tǒng)市場。在電壓轉(zhuǎn)換時間是固定的或者可以忽略不計的情況下,為了降低具有動態(tài)電壓調(diào)節(jié)能力的多核系統(tǒng)的能量消耗,提出了一個用于最小化多核系統(tǒng)能量消耗的算法。提出的算法考慮了性能模式轉(zhuǎn)換開銷和處理核之間的通信開銷,該算法用于降低含有依賴任務(wù)并具有公共時間限制的應(yīng)用程序的電壓轉(zhuǎn)換能量消耗和動態(tài)能量消耗。首先,提出的算法在給定時間限制下通過選擇合理的任務(wù)映射和頻率安排獲取最小的初始調(diào)度長度。然后,它迭代地選擇任務(wù)進行頻率調(diào)節(jié)以便當將被選擇的任務(wù)降低一個頻率并把被選擇的任務(wù)所在的處理核上的任務(wù)按降電壓順序執(zhí)行時,產(chǎn)生最小的能量消耗。 3.日益縮小的特征尺寸導(dǎo)致在未來泄露能量會超過動態(tài)能量。動態(tài)電壓調(diào)節(jié)和自適應(yīng)襯底偏置是同時降低動態(tài)能量和泄露能量的有效手段。為了響應(yīng)這一趨勢,提出了一個算法應(yīng)用上述兩種技術(shù)降低具有硬時間限制的應(yīng)用程序在多核系統(tǒng)上的能量消耗。首先,提出的方法確定初始的任務(wù)順序和頻率安排以在給定的時間限制下獲得最小的初始調(diào)度長度。然后它迭代地選擇候選任務(wù),調(diào)節(jié)候選任務(wù)的頻率以獲得最大的壓縮能量和增長時間的比值。為了能夠獲得更多的松弛以降低能量消耗,它在每次頻率調(diào)節(jié)后重排序侯選任務(wù)所在處理核的任務(wù)。 4.近年來,新的多核系統(tǒng)被提出作為降低能量消耗的頗有前景的辦法。在這樣的系統(tǒng)里不僅處理核而且總線具有動態(tài)電壓調(diào)節(jié)和自適應(yīng)襯底偏置能力。對于這樣的系統(tǒng),一個算法被提出用來降低處理核和通信鏈路的能量消耗。首先,提出的算法利用映射選擇以降低處理核之間的通訊量。然后,它通過同時調(diào)節(jié)計算任務(wù)和總線的頻率以獲得最大的壓縮能量和增長時間比。這樣的操作一直進行到進一步調(diào)節(jié)會導(dǎo)致背離給定時間限制為止。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2010
【中圖分類】：TP368.1
【部分圖文】：

圖 1.1 SA-1100 功耗模式轉(zhuǎn)換表 1.3 SAMSUNG S3C2410X 四種工作模式的功耗比較模式 運行 空閑 休眠 關(guān)機最大功耗(mW)297 122 33 80時鐘頻率(MHz)203 203 12 0.03276備注 全速運行 CPU core時鐘停止系統(tǒng)時鐘=晶振頻率僅有 RTC1.4 嵌入式系統(tǒng)的功耗組成入式系統(tǒng)主要是基于CMOS技術(shù)。在CMOS電路中功耗可分態(tài)功耗和短路功耗[41-45]，分別用 ，PP ，P

第一章 緒 論功耗也可以表示為：dynamic staticP P P(1-4嵌入式系統(tǒng)中動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗的比例隨著電路工藝水平的發(fā)展而發(fā)生性的變化, 以前動態(tài)功耗是CMOS電路功耗的主要組成部分。而隨著特征不斷縮小，靜態(tài)功耗的比例日益加大，圖 1.2 展示了不同工藝水平動態(tài)功態(tài)功耗的比例[55]。

系統(tǒng)級動態(tài)電源管理是一種在運行時變化功耗狀的設(shè)計方法，它有選擇地將空閑組件放入低功耗狀態(tài)[75]。文際的系統(tǒng)中，工作負載會隨著時間而發(fā)生動態(tài)變化，動態(tài)電源負載的變化情況，將輕負載的組件切換到較低的運行狀態(tài)，從要求的同時降低系統(tǒng)的功耗。動態(tài)電源管理的目標是降低功耗的整體性能[37,77]。它通常與其它的節(jié)能降耗技術(shù)聯(lián)合起來使用節(jié)、自適應(yīng)襯底偏置等。1.6 研究中用到的多核處理器模型研究中使用到的多核處理器均為同構(gòu)的，每個處理核具有獨立核具有離散的性能模式并且可以單獨地調(diào)整性能模式的高低而影響。處理核之間的通信是通過連接核心的共享總線完成的。自各個處理核的存取請求。本次研究中使用到的多核處理器模型

【引證文獻】

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1 任慰;以實時操作系統(tǒng)為中心的嵌入式系統(tǒng)平臺化設(shè)計研究[D];華中科技大學;2013年

2 任慰;以實時操作系統(tǒng)為中心的嵌入式系統(tǒng)平臺化設(shè)計研究[D];華中科技大學;2013年

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1 王成剛;基于GPRS的定型機排氣余熱回收計量監(jiān)測系統(tǒng)[D];杭州電子科技大學;2013年

本文編號：2811892