[发明专利]一种基于三速度周期任务的降低系统能耗的方法

权利要求书

1.一种基于三速度周期任务的降低系统能耗的方法，其特征在于，步骤如下：

1)建立周期任务模型，根据最早截止期限策略，计算周期任务T_i的离线速度S_off；

2)建立空闲时间管理队列α，计算周期任务产生的空闲时间Spare_Time；

3)计算周期任务T_x能耗最低的速度S_x；

4)根据处理器提供的离散速度，确定周期任务T_x的前部分的运行速度S_x.L、中间部分的运行速度S_x.M和后部分的运行速度S_x.H；

5)计算周期任务T_x中前部分运行速度S_x.L下的执行时间c_x.L、中间部分的运行速度S_x.M下的执行时间c_x.M和后部分的运行速度S_x.H下的执行时间c_x.H；

6)周期任务T_x的前部分以运行速度S_x.L运行执行时间c_x.L，中间部分以运行速度S_x.M运行执行时间c_x.M，后部分以运行速度S_x.H运行执行时间c_x.H；

步骤1)具体为：

单处理器系统包含n个相互独立的周期任务的周期任务集{T₁,T₂,…,T_n}，每个周期任务T_i通过参数(C_i,P_i)进行表示，其中，C_i和P_i分别表示周期任务T_i在最大处理器速度下的最坏情况下执行时间和周期；周期任务T_i的相对截止期限等于其周期；

所述的最早截止期限优先策略为周期任务按照其截止期限进行调度；截止期限越低的周期任务，其优先级越高；优先级高的周期任务优先调度；其调度可行的条件是周期任务集利用率U_tot不超过1；

周期任务T_i的离线速度S_off由下式计算：

S_off＝max{U_tot,S₁}；

其中，处理器提供n个归一化的离散速度[S₁,S₂,…,1]，S₁是处理器提供的最小归一化速度，U_tot是周期任务集利用率；

步骤2)具体为：

建立空闲时间管理队列α，空闲时间管理队列α为一个就绪队列，记录周期任务在离线速度S_off下的到达时间、截止期限和剩余执行时间；

当有新任务到达时，根据最早截止期限优先策略将新任务插入到α队列中的相应位置；周期任务开始执行前，找出队列中提前完成的任务，计算周期任务产生的空闲时间Spare_Time，由下式计算：

Spare_Time＝min{d_x-t,H+L}；

其中，d_x是周期任务T_x的截止期限，t是当前时刻，H和L分别是高优先级任务和低优先级任务产生的空闲时间；

高优先级任务产生的空闲时间H由下式计算：

低优先级任务产生的空闲时间L由下式计算：

其中，P_H(T_j,t)表示在时刻t已经完成执行周期任务且优先级比周期任务T_j高的任务集合，rem_i(t)为周期任务T_i在时刻t的剩余执行时间；rem_k(t)和W_k(t)为周期任务T_k在时刻t的剩余执行时间和最坏情况下的剩余执行时间，周期任务T_k的优先级高于周期任务T_x，是优先级高于周期任务T_k的任务的最早到达时间，t_a是最近一个周期任务的到达时间，P_L(T_j,t)表示在时刻t已经完成执行周期任务且优先级比周期任务T_j低的任务集合；

步骤3)具体为：

周期任务T_x能耗最低的速度S_x由下式计算：

其中，W_x(t)为周期任务T_x在时刻t最坏情况下的剩余执行时间，rem_x(t)为周期任务T_x在时刻t的剩余执行时间；

步骤4)具体为：

将周期任务T_x能耗最低速度S_x与系统提供的两个离散相邻低速度S_Low、S_Middle和一个相邻高速度S_High进行比较；当满足S_Low＜S_Middle＜S_x≤S_High时，任务前部分的运行速度S_x.L即为系统提供的S_Low，中间部分的运行速度S_x.M即为系统提供的S_Middle，后部分的运行速度S_x.H即为系统提供的S_High；

步骤5)中，基于如下关系条件计算出周期任务T_x各部分的执行时间c_x.L、c_x.M和c_x.H：

周期任务T_x的总执行时间c_x是任务前部分、中间部分与后部分的执行时间之和；

周期任务的速度和执行时间成线性关系；

任务前部分的执行时间c_x.L和任务中间部分的执行时间c_x.M相等时，周期任务产生的能耗最低；

基于c_x.L、c_x.M和c_x.H之间所满足的关系条件，计算得出周期任务T_x在前部分的执行时间c_x.L和中间部分的执行时间c_x.M如下：

进而计算得出周期任务T_x在后部分的执行时间c_x.H：

c_x.H＝c_x-(c_x.L+c_x.M)；

其中，c_x＝c_x.L+c_x.M+c_x.H；S_x·c_x＝S_x.L·c_x.L+S_x.M·c_x.M+S_x.H·c_x.H；时，周期任务T_x产生的能耗最低。