隨著VLSI技術的迅猛發(fā)展與應用需求的不斷提高,芯片制造商正在推出多核芯片和片上多處理器系統(tǒng),多核處理器平臺已經(jīng)變得日益普遍。多核處理器結構是一種高效的并行體系結構,隨著芯片上集成的晶體管數(shù)量不斷增加,其性能得到顯著的改善。然而,這種性能的提升是以急劇增加的計算機芯片的能耗為代價的。而能耗是很多嵌入式實時系統(tǒng)首要考慮的因素,特別是無線移動和便攜式計算設備。另外,隨著微處理器芯片逐步采用納米級制造工藝,由于集成電路特征尺寸不斷減小、頻率不斷升高,使得微處理器的故障發(fā)生率不斷攀升,微處理器的可靠性不斷降低。因此,在多核處理器平臺已成為主流的今天,如何在滿足實時任務截止期約束的前提下盡可能降低系統(tǒng)能耗,保證系統(tǒng)在可靠環(huán)境下運行,仍是多核處理器系統(tǒng)操作系統(tǒng)級任務調度技術研究中一個亟待解決的問題。解決這一問題既具有重要的學術價值,又具有廣闊的應用前景。本文針對多核處理器實時系統(tǒng)中的能耗及可靠性問題,研究節(jié)能及可靠性優(yōu)化的調度關鍵技術,旨在探索實時調度策略與硬件節(jié)能技術結合帶來的節(jié)能特性如何,以及探索在操作系統(tǒng)級任務調度時考慮系統(tǒng)可靠性的可行性。本文從以下三個方面對多核處理器節(jié)能及可靠性優(yōu)化調度策... 

【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

不同應用程序花費在容錯性計算中的時間占比

圖 1.2 論文的組織結構Figure 1.2 The structure of the thesis第一章為緒論，首先介紹了課題研究的背景與相關研究工作，其次闡述了本文研究的主要內容和創(chuàng)新點，最后介紹了論文的結構安排。第二章針對異構系統(tǒng)的可靠性存在差異的實際情況，對應用程序任務進行分配，在保證系統(tǒng)可靠性及實時性的約束條件下試圖最小化系統(tǒng)能耗。針對任務流圖的不同特征，提出了相應不同的算法。并對所提出的算法進行實驗仿真驗證。第三章針對已有微處理器在溫度預估方面存在不準確或耗時大的缺陷，改進了的已有的熱模型，用來估計各個處理器的溫度并且決定任務的執(zhí)行對器件老化及可靠性的影響。結合改進的熱模型，提出使用 MILP 模型在對應用程序進行分配與調度時同時考慮芯片的溫度控制及其壽命可靠性優(yōu)化。在保證溫度閾值和壽命閾值的條件下，盡可能的減少系統(tǒng)能耗。第四章針對新興的、既包含關鍵的不可容錯的任務又包含容錯性任務的應用程序，提出了一個穩(wěn)固的架構，即 ApproxMap，通過使用離線與在線結合的模式

圖 2.1 (a)任務流圖 (b)圖 2.1（a）中的任務圖各個節(jié)點的執(zhí)行時間，代價，失敗率igure 2.1 (a) a given tree; (b) the time, failure rate, and execution cost of its node for differentypes.表 2.1 給出了五個在時間約束為 7，失敗率約束為 12 條件下的不同的任。任務分配 1 將所有的任務都分配給3p 。 該分配有最低的代價，但是時間失敗率約束都不滿足。任務分配 2 將所有的任務都分配給1p ，該分配滿足束和可靠性約束，但是執(zhí)行代價太高。任務分配 5 講任務1v 分配給 ，任務給2p ，任務2v ，3v 分配給 .在本例中，任務分配 5 為最優(yōu)解。相比于任務系統(tǒng)能耗開銷減少了 37.5%。表 2.1 針對圖 2.1(a)的五種不同的任務分配Table 2.1 Five different assignments for the task graph in Figure 2.1(a).

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于任務復制的處理器預分配算法[J]. 周雙娥,袁由光,熊兵周,歐中紅.  計算機學報. 2004(02)
[2]基于多處理機的混合實時任務容錯調度[J]. 陽春華,桂衛(wèi)華,計莉.  計算機學報. 2003(11)



本文編號：2938468