[发明专利]嵌入式系统RM低功耗调度中松弛时间在线重分配方法

权利要求书

1.一种嵌入式系统RM低功耗调度中松弛时间在线重分配方法，其特征在于：

1)RM实时调度任务模型：

RM实时调度任务模型采用任务按单调速率优先级分配的调度算法，称为单调速率调度；它根据任务的执行周期的长短来决定调度优先级，那些具有小的执行周期的任务具有较高的优先级，周期长的任务优先级低；

在RM实时调度模型中，每个任务T_i需要采用三个参数表示：任务执行周期P_i、任务最坏执行时间G_i、任务完成的最终期限D_i，其中下标i为任务的编号；

在RM实时调度模型中任务集{T₁，…T_N}是在调度之前已经确定的，即任务数N是确定的、任务集中每个的任务执行周期P_i的单位为毫秒ms；任务集中任务最坏执行时间C的单位为毫秒ms；任务集中每个任务完成的最终期限D的单位为毫秒ms；

根据RM实时模型的调度策略，任务集将按照每个任务的执行周期P_i的长短排列；即当任务的编号i小于任务编号j时，任务T_i的执行周期P_i小于任务T_j的执行周期P_j；

2)RM实时调度任务模型扩展：

本发明在RM实时调度任务模型的基础上为每个任务T_i添加了一个参数：任务松弛时间因子S_i初始化为0，它的单位为毫秒ms；

3)任务T_i运行实例的参数定义和扩展：

本发明用I_i^k表示任务T_i第k次的运行实例，任务T_i的不同运行实例实际运行的时间不同，任务T_i第k次的运行实例实际运行的时间为X_i^k单位为毫秒ms；由于任务T_i的最坏运行时间为C_i，那么运行实例I_i^k的松弛时间可由下公式计算得到：

ΔCik=Ci-Xik]]>

其中

ΔC_i^k为运行实例I_i^k的松弛时间，所谓的任务松弛时间是指运行实例的运行时间与最坏运行时间的差，

C_i是任务T_i的最坏运行时间，

X_i^k为任务T_i第k次的运行实例实际运行的时间；

4)任务松弛时间因子更新：

任务松弛时间因子S_i用来纪录所有优先级在任务T_i之前的任务运行实例产生的任务松弛时间，即所有任务编号小于i的任务运行实例所产生的松弛时间；

当任务T_i第k次运行实例I_i^k执行结束后，可计算出运行实例I_i^k的松弛时间ΔC_i^k，然后可计算更新所有任务T_j的松弛时间因子：

Sj=Sj,j≤iSj+ΔCik,j>i]]>

其中

S_j为任务T_j的松弛时间因子，

这里的“＝”是计算机程序设计中的赋值符号，

ΔC_i^k为运行实例I_i^k的松弛时间，

j为当前需要更新松弛时间的任务编号j大于等于0小于等于任务数N，

i为执行结束的任务编号；

5)任务松弛时间重分配：

当一个任务T_i的第k次运行实例I_i^k准备执行时，由于存在优先级比任务Ti高的任务执行之后产生的松弛时间，因此运行实例I_i^k在执行前，可从松弛因子S_i中抽取一定的时间ΔS_i^k作为本次运行的补偿，即第k次运行实例I_i^k的最坏运行时间可调整为：

Aik=Ci+ΔSik]]>

其中

A_i^k为实例I_i^k的新的最坏运行时间，

C_i是任务T_i的最坏运行时间，

ΔS_i^k是从松弛因子S_i中抽取的作为本次运行的补偿时间；

ΔS_i^k从松弛因子S_i中抽取多少是由操作系统中，ready进程队列内任务的平均运行时间决定的，可通过如下公式计算得到：

其中

ΔS_i^k是从松弛因子S_i中抽取的作为本次运行的补偿时间，

S_i为i号任务T_i的松弛时间因子，

X_i是i号任务T_i的平均运行时间，

T_j是ready任务队列中的任务，

X_j是j号任务T_j的平均运行时间；

ΔS_i^k被从松弛因子S_i中抽取后，所有任务T_j的松弛因子都要被再次更新：

Sj=0,j≤iSj-ΔSik,j>i]]>

其中

S_j为任务T_j的松弛时间因子，

这里的“＝”是计算机程序设计中的赋值符号，

ΔS_i^k为运行实例I_i^k从松弛因子S_i中抽取出去的补偿时间，

j为当前需要更新松弛时间的任务编号j大于等于0小于等于任务数N，

i为当前准备执行的任务编号；

6)任务运行实例处理器频率计算：

运行实例I_i^k的新的最坏运行时间A_i^k计算出来之后，可通过A_i^k和任务T_i的最坏运行时间C_i以及处理器的最高运行频率f_max计算出新的处理器频率，如下公式所示：

fnew=Ci/Aik×fmax]]>

其中

A_i^k为实例I_i^k的新的最坏运行时间，

C_i是任务T_i的最坏运行时间，

f_max为处理器的最高运行频率，

f_new为实例I_i^k的执行频率；

在这种情况下，实例I_i^k就能够在保证实时性的情况下更加节省能耗；

7)处理器动态频率设置：

处理器通过动态调频调压技术DVFS设置处理器的运行时频率和运行时电压，RM调度算法在每个任务运行实例准备运行之前根据计算出的f_new为运行实例设置相应的运行时频率。