基于概率性分析的混合關鍵級系統節能調度算法

冒 航,張鳳登,陸 禹,朱嘉煒

(上海理工大學 光電信息與計算機工程學院,上海 200093)

隨著計算機技術的發展,實時系統得到了廣泛應用,嵌入式實時系統的復雜度也不斷提升。將不同重要性的任務或功能整合到一個平臺上工作成為一個趨勢,這樣雖可以進一步節約成本和減少能耗,但導致了混合關鍵級系統(Mixed Criticality System,MCS)的出現[1]。混合關鍵級系統主要應用于安全關鍵領域,例如汽車電子、航空航天等領域。汽車的剎車不能實時控制制動、飛機不能有效控制轉向和航速等問題將會產生災難性的后果,這些任務稱為安全關鍵級任務[2]。當資源配置不足或安全關鍵任務需要更多資源時,可以暫時合理放棄某些非安全關鍵任務,以確保安全關鍵任務的實時性和正確性,這也是混合關鍵級系統進行資源調度的顯著特征。

目前,對混合關鍵級系統的研究已經從功能方面逐步深入到非功能方面,例如制約該類系統進一步發展的能耗問題[3]。由于混合關鍵級系統的實時性要求使得系統建模和分析偏向于較壞的情況,所以容易存在資源配置過度問題。因此,對混合關鍵級系統的節能問題進行研究具有重要的現實意義。

本文對混合關鍵級系統中存在的固定優先級任務節能問題進行研究,提出了基于概率性分析的混合關鍵級系統節能調度算法。該算法創新性地將概率性分析方法引入了系統的響應時間分析,通過將DVFS技術和混合關鍵級系統調度算法相結合挖掘空閑時間,從而在保證系統實時性的前提下降低系統的能耗。……