[发明专利]满足约束条件的优化系统能耗、完工时间和可用性的方法

权利要求书

1.一种满足约束条件的优化系统能耗、完工时间和可用性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：输入任务集Γ、实时MPSoC系统P、对实时系统的应用条件；

步骤2：判断实时系统的应用条件，若实时系统要求在系统处理任务时功耗值受到限制的情况下完成任务，则跳到步骤3；若实时系统要求在面向服务时完成任务，则跳到步骤4；若实时系统要求在恶劣的环境下完成任务，则跳到步骤5；

步骤3：输入目标可靠性、热约束和任意小的正整数，通过节能EE-RTS方法来最小化系统在满足可靠性、截止期限和峰值温度限制下的能耗，得到对应的任务调度方式，之后跳到步骤6；

步骤4：输入热约束，通过完工时间MA-RTS方法来最小化系统在满足可靠性、截止期限和峰值温度限制下的完工时间，得到对应的任务调度方式，跳到步骤6；

步骤5：通过寿命感知LA—RTS方法来最大化系统在满足截止期限的限制下的可靠性和寿命，得到对应的任务调度方式，跳到步骤6；

步骤6：按照得到的任务调度方式将任务集Γ在实时MPSoC系统P上执行。

2.如权利要求1所述的满足约束条件的优化系统能耗、完工时间和可用性的方法，其特征在于，所述步骤3中通过节能EE-RTS方法来最小化系统在满足可靠性、截止期限和峰值温度限制下的能耗，得到对应的任务调度方式，具体包括：

步骤A1：输入目标可靠性R_goal、热约束T_max和任意小的正数e，此方法可以表示为EE-RTS(Γ，P，R_goal，T_max，e)；

步骤A2：随机选取[0,1]中的故障适应变量θ的值；

步骤A3：热感知任务调度技术(EAFS)用模型转换方法，将具有L个电压和频率级别的处理器模型转换为与其对应的L个虚拟处理器模型，L为系统P上的处理器个数；

步骤A4：按照任务的功耗数的递减顺序对任务进行排序，并按照处理器的功耗因子对虚拟处理器进行递增排序；

步骤A5：将排序好的任务和处理器进行结合，任务是递减顺序，处理器是递增顺序，用TAS方法导出每个处理器的热感知任务序列；

步骤A6：根据热感知任务序列，通过以热冷交替的顺序来执行任务，从而得到此时的任务调度序列；

步骤A6：通过蒙特·卡罗统计模拟方法计算出此任务调度序列下的系统可靠性R_sys；

步骤A7：判断此时的系统可靠性与目标可靠性的差值是否满足大于任意小的正数e，即是否满足条件：(R_sys-R_goal)≥e>0，如果满足条件，则导出此时的任务序列；否则，通过二分搜索的方法调整θ的值并返回步骤A3。

3.如权利要求1所述的满足约束条件的优化系统能耗、完工时间和可用性的方法，其特征在于，所述步骤4中通过完工时间MA-RTS方法来最小化系统在满足可靠性，截止期限和峰值温度限制下的完工时间，得到对应的任务调度方式，具体包括：

步骤B1：输入热约束T_max，表示为MA-RTS(Γ，P，T_max)；

步骤B2：根据任务的负载情况将N个任务分为M个集合，每个集合中任务的总长度相等；

步骤B3：用OPW方法计算出处理器的最佳工作量；

步骤B4：将处理器的最佳工作量和M个任务集合的工作量相匹配，匹配的规则是两者值相等；

步骤B5：将任务的工作频率设置成为其分配的处理器的最大频率；

步骤B6：判断此时的完工时间t_makespan是否大于截止日期D，如果大于，说明即使在最快时间内完成也无法满足条件，更改数据重新进行；

步骤B7：判断峰值温度T_peak是否大于热约束T_max，如果大于，用TAS方法导出每个处理器的热感知任务序列并且通过以热冷交替的顺序来执行任务，得到任务调度序列；如果小于热约束，则导出此时的任务调度序列，结束步骤4；

步骤B8：判断此时的峰值温度T_peak是否大于热约束T_max，如果小于，则导出此时的任务调度序列，结束步骤4；如果大于，用TFS方法利用可用的松弛迭代降低任务的工作频率，循环执行步骤B8。

4.如权利要求1所述的满足约束条件的优化系统能耗、完工时间和可用性的方法，其特征在于，所述步骤5中利用LA-RTS机制来解决在截止期限的限制下提高可靠性和系统寿命的子问题，具体包括：

步骤C1：使用热感知任务调度技术(EAFS)生成初始任务的分配方式A和频率的选择方式F；

步骤C2：通过处理器上任务的工作量，得到各个处理器上的可用性值，并且记录下最大可用性AVA_max和最小可用性AVA_min；

步骤C3：给变量赋值为Pre＝0,Cur＝AVA_min；

步骤C4：判断变量Pre和Cur是否相同以及最小可用性AVA_min是否小于最大可用性AVA_max，如果变量Pre和Cur相同，则导出此时的任务调度方式，结束步骤5；如果不相同，则赋值变量Pre＝AVA_min；

步骤C5：用MTTF方法得到最小可用性处理器时的寿命数据，表示为MTTF_P(P_min)；

步骤C6：判断最小可用性AVA_min是否等于MTTF_P(P_min)，若相等，使用任务重新分配方法(LMF_Reassign)调整任务到处理器最小可用性P_min和处理器最大可用性P_max的分配方式，表示为LMF_Reassign(P_max，P_min)；如果不相等，使用任务复制分配方法(LMF_Replication)调整任务到处理器最小可用性P_min和处理器最大可用性P_max的分配方式，表示为LMF_Replication(P_max，P_min)；

步骤C7:给变量赋值Cur＝AVA_min，返回步骤C4。