CN114578944A - 一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法和系统 - Google Patents

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CN114578944A CN202210157239.4A CN202210157239A CN114578944A CN 114578944 A CN114578944 A CN 114578944A CN 202210157239 A CN202210157239 A CN 202210157239A CN 114578944 A CN114578944 A CN 114578944A
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Abstract

本发明公开了一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法，包括以下步骤:建立混合关键周期任务调度模型；计算离线状态调度可行速度Soff；周期任务τi到达时，计算其离线状态调度可行速度Soff下的利用率Ui；周期任务τi完成执行时，采用真实执行时间计算真实利用率Ui'；计算系统在低模式的运行速度SLO；系统处于低模式时以系统低模式的运行速度SLO执行任务，系统处于高模式时以最大处理器速度Smax执行任务。本发明的方法通过利用任务的真实执行时间，更新系统利用率，确定系统的运行速度，有效地降低系统能耗。

Description

一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法和 系统
技术领域
本发明涉及实时系统、混合关键系统以及电网系统的实时调度，特别涉及一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法和系统。
背景技术
混合关键将不同层次的应用集成到同一个共享平台，以满足系统对重量、体积、尺寸以及能耗的需求。常见的混合关键系统应用如无人机，采用电池供电。电池容量的增长远落后于系统能耗的增长。此外，由于无人机本身具有体积、尺寸以及重量的限制，想通过电池扩容增加无人机的续航时间并不切实际，因为这会增加系统的成本，甚至影响系统的功能。所以，从软件的角度解决无人机问题，成为首选。
而软件的角度通常是通过低功耗技术与实时调度理论来解决无人机系统的能耗问题。然而现有的混合关键系统能耗感知方法，假设任务以其最坏情况下执行时间来计算处理器的运行速度；这导致系统产生大量的空闲时间。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法，该方法利用充分利用系统产生的空闲时间，进一步降低处理器速度，更有效地降低系统能耗。
本发明采用如下技术方案：
一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法包括如下步骤：
建立混合关键周期任务调度模型；
计算离线状态调度可行速度Soff；
周期任务τi到达时，计算其离线状态调度可行速度Soff下的利用率Ui；
周期任务τi完成执行时，采用真实执行时间计算真实利用率Ui'；；
计算系统在低模式的运行速度SLO；
系统处于低模式时以系统低模式的运行速度SLO执行任务，系统处于高模式时以最大处理器速度Smax执行任务。
具体的，所述建立混合关键周期任务调度模型；包括：
混合关键周期任务集是由n个周期任务组成的集合Γ＝{τ1,τ2,…,τn}，每个周期任务τi(1≤i≤n,i为整数)由五元组{Ti,Di,ξi,Ai,Ci}组成，其中Ti是周期任务τi的周期；Di是周期任务τi的相对截止期限，且其等于Ti；ξi是周期任务τi的关键层次，其可以表示为ξi＝{LO,HI}，周期任务τi的关键层次为LO时，其为低关键层次任务，周期任务τi的关键层次为HI时，其为高关键层次任务；Ai为周期任务τi在不同模式下的实际执行时间；Ai(LO)和Ai(HI)分别为周期任务τi在低模式和高模式下的实际执行时间；Ci为周期任务τi在不同模式下的最坏情况下执行时间；Ci(LO)和Ci(HI)分别为周期任务τi在低模式和高模式下的最坏情况下执行时间；所谓的低模式是指所有周期任务τi以速度S执行，其执行时间不超过Ci(LO)/S，也就是说低模式既执行高关键层次任务，又执行低关键层次任务。所谓的高模式是指存在高关键层次周期任务τi以速度S执行，其执行时间超过Ci(LO)/S且没有完成执行，且所有低关键层次任务被丢弃，这意味着高模式只执行高关键层次任务；周期任务τi为低关键层次周期任务时，有Ai(HI)＝0，Ci(HI)＝0且Ai(LO)≤Ci(LO)；周期任务τi为高关键层次周期任务时，有Ai(LO)≤Ai(HI)，Ci(LO)≤Ci(HI)且Ai(LO)≤Ci(LO),Ai(HI)≤Ci(HI)；使用抢占式固定优先级策略调度该周期任务集；所谓抢占式固定优先级策略是指任务的优先级在执行过程中始终保持不变，优先级高的任务先执行，高优先级的任务可以抢占低优先级任务的执行；利用关键层次单调速率策略分配任务的优先级；所谓的关键层次单调速率策略是指任务的优先级由其关键层次决定，高关键层次任务的优先级高于低关键层次任务的优先级；任务的关键层次相同时，任务的优先级由其周期决定，周期小的其优先级越高，周期大的其优先级越低。
具体的，所述计算离线状态调度可行速度Soff；其值由下式计算：
Figure BDA0003512677060000021
其中，
Figure BDA0003512677060000022
是所有低关键层次周期任务在低模式下的利用率之和；
Figure BDA0003512677060000023
是所有高关键层次周期任务在高模式下的利用率之和；ΓHI和ΓLO分别是高关键层次任务集合和低关键层次任务集合；Ci(LO),Ci(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的最坏情况下执行时间，在高模式下的最坏情况下执行时间以及周期；
Figure BDA0003512677060000024
是固定优先级策略调度可行的利用率上界，其中n是混合关键周期任务集Γ中周期任务的数量。
具体的，周期任务τi到达时，计算其离线状态调度可行速度Soff下的利用率Ui，包括：
周期任务τi是低关键层次任务时，其离线状态调度可行速度Soff下的利用率
Figure BDA0003512677060000031
周期任务τi是高关键层次任务时，其离线状态调度可行速度Soff下的利用率
Figure BDA0003512677060000032
其中Ci(LO),Ci(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的最坏情况下执行时间，在高模式下的最坏情况下执行时间以及周期。
具体的，所述周期任务τi完成执行时，用其真实执行时间重新计算Ui；包括：
周期任务τi是低关键层次任务时，
Figure BDA0003512677060000033
周期任务τi是高关键层次任务时，
Figure BDA0003512677060000034
其中Ai(LO),Ai(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的真实执行时间，在高模式下的真实执行时间以及周期。
具体的，所述计算系统在低模式的运行速度SLO，系统处于高模式时以最大处理器速度Smax执行；包括：
系统在低模式的运行速度SLO由下式计算：
SLO＝SoffUtot/Uup
其中，Utot是此时系统的利用率之和，其值由下式计算：
Figure BDA0003512677060000035
Soff是离线状态调度可行速度，Uup是固定优先级策略调度可行的利用率上界；系统开始时以速度SLO执行；当存在高关键层次任务其执行时间超过Ci(LO)/SLO且其没有完成执行；此时，系统切换到高模式；当系统处于高模式时，舍弃所有低关键层次任务，所有的高关键层次任务以最大处理器速度Smax执行。
本发明实施例另一方面提供一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知系统，包括：
调度模型建立单元：建立混合关键周期任务调度模型；
调度可行速度计算单元：计算离线状态调度可行速度Soff；
利用率计算单元：周期任务τi到达时，计算其离线状态调度可行速度Soff下的利用率Ui；
真实利用率计算单元：周期任务τi完成执行时，采用真实执行时间计算真实利用率Ui'；
低模式运动速度计算单元：计算系统在低模式的运行速度SLO；
任务执行单元：系统处于低模式时以系统低模式的运行速度SLO执行任务，系统处于高模式时以最大处理器速度Smax执行任务。
本发明实施例再一方面提供一种电子设备，包括：存储器，处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法步骤。
本发明实施例又一方面一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实现上述一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法步骤。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提出了一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知的方法，首先建立混合关键周期任务调度模型；计算离线状态调度可行速度Soff；周期任务τi到达时，计算其离线状态调度可行速度Soff下的利用率Ui；周期任务τi完成执行时，采用真实执行时间计算真实利用率Ui'；计算系统在低模式的运行速度SLO；系统处于低模式时以系统低模式的运行速度SLO执行任务，系统处于高模式时以最大处理器速度Smax执行任务比没有采用节能技术的方法在系统处于低模式时节约大约50.31％能耗；
(2)本发明提出了一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知的方法，能够确保周期任务在其截止期限内完成执行；
(3)本发明提出了一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知的方法，能够使得系统能耗的降低，可以降低产品的生产成本，延长处理器寿命。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种动态优先级能耗感知非精确混合关键任务调度方法流程图示意图；
图2为本发明实施例提供的一种动态优先级能耗感知非精确混合关键任务调度架构图；
图3为本发明实施例提供的一种电子设备示意图；
图4为本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参见图1，本发明提供的一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法，包括如下步骤：
S1：建立混合关键周期任务调度模型。
混合关键周期任务集是由n个周期任务组成的集合Γ＝{τ1,τ2,…,τn}，每个周期任务τi(1≤i≤n,i为整数)由五元组{Ti,Di,ξi,Ai,Ci}组成，其中Ti是周期任务τi的周期；Di是周期任务τi的相对截止期限，且其等于Ti；ξi是周期任务τi的关键层次，其可以表示为ξi＝{LO,HI}，周期任务τi的关键层次为LO时，其为低关键层次任务，周期任务τi的关键层次为HI时，其为高关键层次任务；Ai为周期任务τi在不同模式下的实际执行时间；Ai(LO)和Ai(HI)分别为周期任务τi在低模式和高模式下的实际执行时间；Ci为周期任务τi在不同模式下的最坏情况下执行时间；Ci(LO)和Ci(HI)分别为周期任务τi在低模式和高模式下的最坏情况下执行时间；所谓的低模式是指所有周期任务τi以速度S执行，其执行时间不超过Ci(LO)/S，也就是说低模式既执行高关键层次任务，又执行低关键层次任务。所谓的高模式是指存在高关键层次周期任务τi以速度S执行，其执行时间超过Ci(LO)/S且没有完成执行，且所有低关键层次任务被丢弃，这意味着高模式只执行高关键层次任务；周期任务τi为低关键层次周期任务时，有Ai(HI)＝0，Ci(HI)＝0且Ai(LO)≤Ci(LO)；周期任务τi为高关键层次周期任务时，有Ai(LO)≤Ai(HI)，Ci(LO)≤Ci(HI)且Ai(LO)≤Ci(LO),Ai(HI)≤Ci(HI)；使用抢占式固定优先级策略调度该周期任务集；所谓抢占式固定优先级策略是指任务的优先级在执行过程中始终保持不变，优先级高的任务先执行，高优先级的任务可以抢占低优先级任务的执行；利用关键层次单调速率策略分配任务的优先级；所谓的关键层次单调速率策略是指任务的优先级由其关键层次决定，高关键层次任务的优先级高于低关键层次任务的优先级；任务的关键层次相同时，任务的优先级由其周期决定，周期小的其优先级越高，周期大的其优先级越低；任务的周期相同时，到达时间越早其优先级越高；到达时间越晚的，其优先级越低；当任务的周期和到达时间相同时，下标小的其优先级越高，下标大的其优先级越低。
S2：计算离线状态调度可行速度Soff。
离线状态调度可行速度Soff由下式计算：
Figure BDA0003512677060000061
其中，
Figure BDA0003512677060000062
是所有低关键层次周期任务在低模式下的利用率之和；
Figure BDA0003512677060000063
是所有高关键层次周期任务在高模式下的利用率之和；ΓHI和ΓLO分别是高关键层次任务集合和低关键层次任务集合；Ci(LO),Ci(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的最坏情况下执行时间，在高模式下的最坏情况下执行时间以及周期；
Figure BDA0003512677060000064
是固定优先级策略调度可行的利用率上界，其中n是混合关键周期任务集Γ中周期任务的数量。
S3：周期任务τi到达时，计算其离线状态调度可行速度Soff下的利用率Ui。
周期任务τi是低关键层次任务时，其离线状态调度可行速度Soff下的利用率
Figure BDA0003512677060000065
周期任务τi是高关键层次任务时，其离线状态调度可行速度Soff下的利用率
Figure BDA0003512677060000066
其中Ci(LO),Ci(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的最坏情况下执行时间，在高模式下的最坏情况下执行时间以及周期。
S4：周期任务τi完成执行时，采用真实执行时间计算真实利用率Ui'。
周期任务τi是低关键层次任务时，
Figure BDA0003512677060000067
周期任务τi是高关键层次任务时，
Figure BDA0003512677060000068
其中Ai(LO),Ai(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的真实执行时间，在高模式下的真实执行时间以及周期。
S5：计算系统在低模式的运行速度SLO，系统处于高模式时以最大处理器速度Smax执行。系统在低模式的运行速度SLO由下式计算：
SLO＝SoffUtot/Uup
其中，Utot是此时系统的利用率之和，其值由下式计算：
Figure BDA0003512677060000069
Soff是离线状态调度可行速度，其值由下式计算：
Figure BDA0003512677060000071
其中，
Figure BDA0003512677060000072
是所有低关键层次周期任务在低模式下的利用率之和；
Figure BDA0003512677060000073
是所有高关键层次周期任务在高模式下的利用率之和；ΓHI和ΓLO分别是高关键层次任务集合和低关键层次任务集合；
Figure BDA0003512677060000074
是固定优先级策略调度可行的利用率上界，其中n是混合关键周期任务集Γ中周期任务的数量；Ui是周期任务τi在离线速度Soff下的利用率；当周期任务τi其到达时：如果它是低关键层次任务，其离线状态调度可行的速度Soff的利用率
Figure BDA0003512677060000075
如果它是高关键层次任务，其离线状态调度可行速度Soff下的利用率
Figure BDA0003512677060000076
其中Ci(LO),Ci(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的最坏情况下执行时间，在高模式下的最坏情况下执行时间以及周期；当周期任务τi完成执行时：如果它是低关键层次任务时，
Figure BDA0003512677060000077
如果它是高关键层次任务时，
Figure BDA0003512677060000078
其中Ai(LO),Ai(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的真实执行时间，在高模式下的真实执行时间以及周期；系统开始时以速度SLO执行；当存在高关键层次任务其执行时间超过Ci(LO)/SLO且其没有完成执行；此时，系统切换到高模式；当系统处于高模式时，舍弃所有低关键层次任务，所有高关键层次任务以最大处理器速度Smax执行。
S6：系统处于低模式时以系统低模式的运行速度SLO执行任务，系统处于高模式时以最大处理器速度Smax执行任务。
如图2，为本发明实施例另一方面提供一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知系统，包括：
调度模型建立单元21：建立混合关键周期任务调度模型；
混合关键周期任务集是由n个周期任务组成的集合Γ＝{τ1,τ2,…,τn}，每个周期任务τi(1≤i≤n,i为整数)由五元组{Ti,Di,ξi,Ai,Ci}组成，其中Ti是周期任务τi的周期；Di是周期任务τi的相对截止期限，且其等于Ti；ξi是周期任务τi的关键层次，其可以表示为ξi＝{LO,HI}，周期任务τi的关键层次为LO时，其为低关键层次任务，周期任务τi的关键层次为HI时，其为高关键层次任务；Ai为周期任务τi在不同模式下的实际执行时间；Ai(LO)和Ai(HI)分别为周期任务τi在低模式和高模式下的实际执行时间；Ci为周期任务τi在不同模式下的最坏情况下执行时间；Ci(LO)和Ci(HI)分别为周期任务τi在低模式和高模式下的最坏情况下执行时间；所谓的低模式是指所有周期任务τi以速度S执行，其执行时间不超过Ci(LO)/S，也就是说低模式既执行高关键层次任务，又执行低关键层次任务。所谓的高模式是指存在高关键层次周期任务τi以速度S执行，其执行时间超过Ci(LO)/S且没有完成执行，且所有低关键层次任务被丢弃，这意味着高模式只执行高关键层次任务；周期任务τi为低关键层次周期任务时，有Ai(HI)＝0，Ci(HI)＝0且Ai(LO)≤Ci(LO)；周期任务τi为高关键层次周期任务时，有Ai(LO)≤Ai(HI)，Ci(LO)≤Ci(HI)且Ai(LO)≤Ci(LO),Ai(HI)≤Ci(HI)；使用抢占式固定优先级策略调度该周期任务集；所谓抢占式固定优先级策略是指任务的优先级在执行过程中始终保持不变，优先级高的任务先执行，高优先级的任务可以抢占低优先级任务的执行；利用关键层次单调速率策略分配任务的优先级；所谓的关键层次单调速率策略是指任务的优先级由其关键层次决定，高关键层次任务的优先级高于低关键层次任务的优先级；任务的关键层次相同时，任务的优先级由其周期决定，周期小的其优先级越高，周期大的其优先级越低；任务的周期相同时，到达时间越早其优先级越高；到达时间越晚的，其优先级越低；当任务的周期和到达时间相同时，下标小的其优先级越高，下标大的其优先级越低。
调度可行速度计算单元22：计算离线状态调度可行速度Soff；
离线状态调度可行速度Soff由下式计算：
Figure BDA0003512677060000081
其中，
Figure BDA0003512677060000082
是所有低关键层次周期任务在低模式下的利用率之和；
Figure BDA0003512677060000083
是所有高关键层次周期任务在高模式下的利用率之和；ΓHI和ΓLO分别是高关键层次任务集合和低关键层次任务集合；Ci(LO),Ci(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的最坏情况下执行时间，在高模式下的最坏情况下执行时间以及周期；
Figure BDA0003512677060000091
是固定优先级策略调度可行的利用率上界，其中n是混合关键周期任务集Γ中周期任务的数量。
利用率计算单元23：周期任务τi到达时，计算其离线状态调度可行速度Soff下的利用率Ui；
周期任务τi是低关键层次任务时，其离线状态调度可行速度Soff下的利用率
Figure BDA0003512677060000092
周期任务τi是高关键层次任务时，其离线状态调度可行速度Soff下的利用率
Figure BDA0003512677060000093
其中Ci(LO),Ci(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的最坏情况下执行时间，在高模式下的最坏情况下执行时间以及周期。
真实利用率计算单元24：周期任务τi完成执行时，采用真实执行时间计算真实利用率Ui'；周期任务τi是低关键层次任务时，
Figure BDA0003512677060000094
周期任务τi是高关键层次任务时，
Figure BDA0003512677060000095
其中Ai(LO),Ai(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的真实执行时间，在高模式下的真实执行时间以及周期。
低模式运动速度计算单元25：计算系统在低模式的运行速度SLO；
系统在低模式的运行速度SLO由下式计算：
SLO＝SoffUtot/Uup
其中，Utot是此时系统的利用率之和，其值由下式计算：
Figure BDA0003512677060000096
Soff是离线状态调度可行速度，其值由下式计算：
Figure BDA0003512677060000097
其中，
Figure BDA0003512677060000098
是所有低关键层次周期任务在低模式下的利用率之和；
Figure BDA0003512677060000099
是所有高关键层次周期任务在高模式下的利用率之和；ΓHI和ΓLO分别是高关键层次任务集合和低关键层次任务集合；
Figure BDA00035126770600000910
是固定优先级策略调度可行的利用率上界，其中n是混合关键周期任务集Γ中周期任务的数量；Ui是周期任务τi在离线速度Soff下的利用率；当周期任务τi其到达时：如果它是低关键层次任务，其离线状态调度可行的速度Soff的利用率
Figure BDA0003512677060000101
如果它是高关键层次任务，其离线状态调度可行速度Soff下的利用率
Figure BDA0003512677060000102
其中Ci(LO),Ci(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的最坏情况下执行时间，在高模式下的最坏情况下执行时间以及周期；当周期任务τi完成执行时：如果它是低关键层次任务时，
Figure BDA0003512677060000103
如果它是高关键层次任务时，
Figure BDA0003512677060000104
其中Ai(LO),Ai(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的真实执行时间，在高模式下的真实执行时间以及周期；系统开始时以速度SLO执行；当存在高关键层次任务其执行时间超过Ci(LO)/SLO且其没有完成执行；此时，系统切换到高模式；当系统处于高模式时，舍弃所有低关键层次任务，所有高关键层次任务以最大处理器速度Smax执行。
任务执行单元26：系统处于低模式时以系统低模式的运行速度SLO执行任务，系统处于高模式时以最大处理器速度Smax执行任务。
如图3所示，本发明实施例提供了一种电子设备300，包括存储器310、处理器320及存储在存储器320上并可在处理器320上运行的计算机程序311，处理器320执行计算机程序311时实现本发明实施例提供的一种动态优先级能耗感知非精确混合关键任务调度方法。
由于本实施例所介绍的电子设备为实施本发明实施例中所采用的设备，故而基于本发明实施例中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本发明实施例中的方法不再详细介绍，只要本领域所属技术人员实施本发明实施例中的方法所采用的设备，都属于本发明所欲保护的范围。
请参阅图4，图4为本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。
如图4所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质400，其上存储有计算机程序411，该计算机程序411被处理器执行时实现本发明实施例提供的一种动态优先级能耗感知非精确混合关键任务调度方法；
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本实施例中，混合关键周期任务集包含3个周期任务，任务的具体参数如下表所示：
Figure BDA0003512677060000111
通过计算可知，Uup＝0.78，
Figure BDA0003512677060000112
Soff＝0.64，在区间[0,24]调度该任务集；本实施例中的功耗模型P＝0.1+0.2*S+S3，处理器处于空闲状态的功耗为0.1。本实施例比较两种方法：第一种方法，任务始终以最大处理器速度Smax执行；第二种方法为本发明方法。第一种方法调度混合关键周期任务集的能耗为9.6；本发明方法调度混合关键周期任务集的能耗为4.77。在此实施例中本发明方法比其它发明方法在系统处于低模式时节约大约50.31％的能耗。
本发明提出了一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知的方法，首先建立混合关键周期任务调度模型；计算离线状态调度可行速度Soff；周期任务τi到达时，计算其离线状态调度可行速度Soff下的利用率Ui；周期任务τi完成执行时，采用真实执行时间计算真实利用率Ui'；计算系统在低模式的运行速度SLO；系统处于低模式时以系统低模式的运行速度SLO执行任务，系统处于高模式时以最大处理器速度Smax执行任务比没有采用节能技术的方法在系统处于低模式时节约大约50.31％能耗；
本发明提出了一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知的方法，能够确保周期任务在其截止期限内完成执行。
本发明提出了一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知的方法，能够使得系统能耗的降低，可以降低产品的生产成本，延长处理器寿命。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法，其特征在于，包括：
建立混合关键周期任务调度模型；
计算离线状态调度可行速度Soff；
周期任务τi到达时，计算其离线状态调度可行速度Soff下的利用率Ui；
周期任务τi完成执行时，采用真实执行时间计算真实利用率Ui'；
计算系统在低模式的运行速度SLO；
系统处于低模式时以系统低模式的运行速度SLO执行任务，系统处于高模式时以最大处理器速度Smax执行任务。
2.根据权利要求1所述的一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法，其特征在于，包括：所述建立混合关键周期任务调度模型；包括：
混合关键周期任务集是由n个周期任务组成的集合Γ＝{τ1,τ2,…,τn}，每个周期任务τi,1≤i≤n,i为整数,由五元组{Ti,Di,ξi,Ai,Ci}组成，其中Ti是周期任务τi的周期；Di是周期任务τi的相对截止期限，且其等于Ti；ξi是周期任务τi的关键层次，其表示为ξi＝{LO,HI}，周期任务τi的关键层次为LO时，其为低关键层次任务，周期任务τi的关键层次为HI时，其为高关键层次任务；Ai为周期任务τi在不同模式下的实际执行时间；Ai(LO)和Ai(HI)分别为周期任务τi在低模式和高模式下的实际执行时间；Ci为周期任务τi在不同模式下的最坏情况下执行时间；Ci(LO)和Ci(HI)分别为周期任务τi在低模式和高模式下的最坏情况下执行时间；
使用抢占式固定优先级策略调度该混合关键周期任务集，具体为：任务的优先级在执行过程中始终保持不变，优先级高的任务先执行，高优先级的任务可以抢占低优先级任务的执行；利用关键层次单调速率策略分配任务的优先级。
3.如权利要求1所述的一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法，其特征在于：所述计算离线状态调度可行速度Soff；具体为：
Figure RE-FDA0003607685420000011
其中，
Figure RE-FDA0003607685420000012
是所有低关键层次周期任务在低模式下的利用率之和；
Figure RE-FDA0003607685420000013
是所有高关键层次周期任务在高模式下的利用率之和；Uup是固定优先级策略调度可行的利用率上界。
4.如权利要求1所述的一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法，其特征在于：周期任务τi到达时，计算其离线状态调度可行的速度Soff下的利用率Ui，包括：
周期任务τi是低关键层次任务时，其离线状态调度可行速度Soff下的利用率
Figure RE-FDA0003607685420000021
周期任务τi是高关键层次任务时，其离线状态调度可行的速度Soff下的利用率
Figure RE-FDA0003607685420000022
其中Ci(LO),Ci(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的最坏情况下执行时间，在高模式下的最坏情况下执行时间以及周期。
5.如权利要求1所述的一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法，其特征在于：所述周期任务τi完成执行时，用其真实执行时间重新计算Ui；包括：
周期任务τi是低关键层次任务时，
Figure RE-FDA0003607685420000023
周期任务τi是高关键层次任务时，
Figure RE-FDA0003607685420000024
其中Ai(LO),Ai(HI)，Ti分别是周期任务τi在低模式下的真实执行时间，在高模式下的真实执行时间以及周期。
6.如权利要求1所述的一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知方法，其特征在于：所述计算系统在低模式的运行速度SLO，具体为：
系统在低模式的运行速度SLO由下式计算：
SLO＝SoffUtot/Uup
其中Utot是此时系统的利用率之和，由下式计算：
Figure RE-FDA0003607685420000025
Soff是离线状态调度可行速度，Uup是固定优先级策略调度可行的利用率上界；系统开始时以速度SLO执行。
7.一种固定优先级利用率更新混合关键任务能耗感知系统，其特征在于，包括：
调度模型建立单元：建立混合关键周期任务调度模型；
调度可行速度计算单元：计算离线状态调度可行速度Soff；
利用率计算单元：周期任务τi到达时，计算其离线状态调度可行速度Soff下的利用率Ui；
真实利用率计算单元：周期任务τi完成执行时，采用真实执行时间计算真实利用率Ui'；
低模式运动速度计算单元：计算系统在低模式的运行速度SLO；
任务执行单元：系统处于低模式时以系统低模式的运行速度SLO执行任务，系统处于高模式时以最大处理器速度Smax执行任务。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一所述的方法步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一所述的方法步骤。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108984292A (zh) * 2018-08-14 2018-12-11 华侨大学 混合关键系统固定优先级周期任务能耗优化方法
CN109324880A (zh) * 2017-07-31 2019-02-12 沈阳高精数控智能技术股份有限公司 一种适用于实时系统周期任务模型的低功耗调度方法
CN110825504A (zh) * 2019-10-24 2020-02-21 华侨大学 一种基于服务器混合关键偶发任务能耗优化方法
CN112905330A (zh) * 2021-03-25 2021-06-04 华侨大学 一种固定优先级混合关键偶发任务能耗感知方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109324880A (zh) * 2017-07-31 2019-02-12 沈阳高精数控智能技术股份有限公司 一种适用于实时系统周期任务模型的低功耗调度方法
CN108984292A (zh) * 2018-08-14 2018-12-11 华侨大学 混合关键系统固定优先级周期任务能耗优化方法
CN110825504A (zh) * 2019-10-24 2020-02-21 华侨大学 一种基于服务器混合关键偶发任务能耗优化方法
CN112905330A (zh) * 2021-03-25 2021-06-04 华侨大学 一种固定优先级混合关键偶发任务能耗感知方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄丽达;李仁发;: "截止时限为关键参数的混合关键级实时任务调度研究", 计算机研究与发展, no. 07 *

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