[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

说明书

本发明公开了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，具体包括以下步骤：输入任务集、实时MPSoC系统、对实时系统的应用条件，并判断实时系统的应用条件，若实时系统要求在功耗值受到限制的情况完成任务，则在可靠性、截止期限和峰值温度限制下，利用节能EE‑RTS方法来解决最小化能耗子问题；若实时系统要求在面向服务时完成任务，则利用完工时间MA‑RTS方法来解决最小化完工时间的子问题；若实时系统要求在恶劣的环境下完成任务，则在截止期限的限制下，利用寿命感知LA‑RTS方法来提高系统可用性。使用本发明提出的由三种新型的RTS方法，能够在确保可靠性和实时性要求的同时节省能源，减少完工时间并延长使用寿命。

技术领域

本发明属于实时嵌入式系统中的任务调度领域，特别是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。

背景技术

随着IC制造技术的不断进步，现代微处理器的尺寸显著减小，性能得到了很大提升。这极大地促进了实时嵌入式系统在空间探索、工业过程控制、飞行管理和控制、汽车电子、智能电器和医疗设备等关键领域的广泛应用。同时，由于芯片上晶体管数量的不断增加以及由此产生的高集成度，微处理器更容易受到瞬态故障的影响，导致系统可靠性的降低。然而，高可靠性是确保上述应用成功运行的必要条件，设计可靠的实时MPSoC系统成为必然趋势。

可靠性驱动的任务调度(RTS)是保证高系统可靠性的必要手段，因此一直是实时MPSoC系统的重点研究方向。它能够通过使用复制、回滚恢复、频率提升等技术来提高或维持系统可靠性。但采用这些可靠性感知技术同时也带来了许多问题，即能耗大，完工时间长和高温(因此缩短了寿命)，这些问题在传统的RTS中并没有得到解决。

发明内容

本发明的目的是提供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。

实现本发明目的的具体技术方案为：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，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；

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；