Abstrakt kör på dessa system. I detta dokument presenteras en ny strategi för drifttid för att minska den systemomfattande energiförbrukningen för sådana system med hjälp av dynamisk energistyrning. I detta dokument modelleras applikationerna med hjälp av en populär svagt hård realtidsmodell, dvs. den (m, k)-modell, som energibevarande har kommit att erkännas som en kritisk fråga vid utformningen av genomträngande realtidsinbäddade system, särskilt på grund av spridningen av mobila system med begränsade kraftresurser. För rörlighetens skull kräver dessa bärbara dator- och kommunikationsenheter låg energiförbrukning för att maximera batteriets livslängd. När VLSI-tekniken fortsätter sina anmärkningsvärda framsteg har energiförbrukningen ökat exponentiellt [2]. Nuvarande batteriteknik, med en kapacitetsökning på 5 % per år [2], kan inte på ett effektivt sätt lösa detta problem. Dessutom uppstår allvarliga farhågor när det gäller hanteringen av värmeavledningen från den snabbt förhöjda strömförbrukningen. Okontrollerad, kommer strömförbrukningen att hota att begränsa tillgängligheten av framtida högpresterande bärbara enheter och avancerad multimediafunktionalitet på dessa enheter. Energimedveten schemaläggning har visat sig vara ett effektivt sätt att minska energiförbrukningen. Med utgångspunkt i den traditionella schemaläggningstekniken i realtid ändrar de energimedvetna schemaläggningsteknikerna systemets beräkningsprestanda i enlighet med detta baserat på den dynamiskt varierande beräkningsefterfrågan. Två huvudtyper av makthanteringsmekanismer rapporteras i litteraturen. Den första är allmänt känd som den dynamiska strömavbrott (DPD), dvs. att stänga av en processenhet och spara ström när den är tomgång, och växla över till normalt tillstånd när tomgångstiden gick ut. Den andra är att uppdatera processorns matningsspänningar och arbetsfrekvenser, som vanligtvis kallas dynamisk spänningsskalning (DVS). Tack vare den senaste IC-tekniken framsteg, många moderna processorer kan variera sin spänning och arbetsfrekvens (och därmed bearbetningshastigheter) dynamiskt. Under de senaste åren har vi sett omfattande undersökningar som använder en mängd olika schemaläggningsmetoder i realtid för att minska energiförbrukningen. De flesta av dem har enbart fokuserats på att minska processorns energiförbrukning (t.ex. [22, 25, 34].......................................................................................................... En typisk bärbar enhet omfattar vanligtvis en eller flera kärnprocessorer, minne och kringutrustning såsom nätverkskort, disk och display. Medan processorn är en av de stora makt hungriga enheter i systemet, andra kringutrustning såsom nätverksgränssnitt kort, minnesbanker, diskar förbrukar också betydande mängd ström. Den empiriska studien av Viredaz och Wallach visar att processorns kärna förbrukar cirka 28,8% av den totala effekten när man spelar en videofil på en hårdvarutestbädd [32] för handhållna enheter, medan Dram förbrukar cirka 28,4% av den totala effekten. Observera att denna testbädd [32] saknar disklagring och trådlös nätverkskapacitet, vilket kan bidra med lika mycket strömförbrukning som processorns kärna om inte mer [35, 9]. Detta innebär att de tekniker som minskar processorns energi kanske inte alls är energieffektiva. Ett antal tekniker (t.ex. [11, 13, 38] ) har nyligen publicerats för att hantera strömförbrukningen för system som består av DVS-processorer och kringutrustning. En grundläggande kompromiss som måste göras i dessa strategier är om man ska tillämpa DVS eller DPD under schemaläggningsprocessen. DVS-teknik minskar energiförbrukningen genom att sänka processorns hastighet. Tyvärr förlänger det verkställighetstiderna för realtidsuppgifter och krymper de sysslolösa intervallen, vilket inte är gynnsamt för DPD. Kim och Ha [13] föreslog en teknik för hård realtidssystem, medan schemaläggning beslut fattas på en tid-för-tid-basis. För att underlätta en run-time mekanism bestäms processorns hastighet för varje uppgift genom att analysera energibesparingarna baserat på en förbestämd uppsättning av utförandetider. Jejurikar och Gupta [11] införde en heuristisk sökmetod för att bromsa processorns hastighet och optimera energianvändningen av både processorn och kringutrustningen. Zhuo och Chakrabarti [38] föreslog en teoretisk formulering av den optimala skalfaktorn och beräknade den numeriskt. På grundval av denna faktor införde de en dynamisk schemaläggningsteknik som minskar de potentiella alltför stora föregångarna bland arbetsuppgifterna för att ytterligare minska systemets omfattande energiförbrukning. Medan DVS-tekniker dramatiskt kan minska den dynamiska energiförbrukningen för processorn, verkar DPD-tekniker vara mer lovande när det gäller att minska den totala energiförbrukningen i hela systemet inom en snar framtid. Som visas i arbetet av Zhuo och Chakrabarti [38], när perifera enheter förbrukar mer kraft än processorn, effektiviteten av DVS-tekniker kan allvarligt försämras. Även för processorn själv, energieffektiviteten i DVS blir begränsad när IC-tekniken fortsätter sin utveckling [36], särskilt när läckageeffekten ökar exponentiellt och snart kommer att överträffa den dynamiska strömförbrukningen [10]. DPD, å andra sidan, är ett av de mest intuitiva och effektiva sätten att kontrollera läckage strömförbrukningen. Dessutom stöder de flesta kringutrustning inte DVS alls. Till följd av detta har forskningen om användning av DPD återtagit sin kraft för att minska den systemomfattande energiförbrukningen. Som en traditionell energibesparande teknik, DPD har allmänt antagits i realtid schemaläggning. Flertalet DPD-tekniker (t.ex. [28, 23] ) har föreslagits för mjuka realtidssystem, där uppgiftsfrister kan missas om än med lägre kvalitetsnivåer. Det finns också ett antal papper (t.ex. [7, 30, 31] ) hantera strömoptimering för hård realtidssystem, där en deadline miss anses ett systemfel. En bra undersökning om DPM relaterade realtid schemaläggning forskning finns i [4, 3]. Få realtidsapplikationer är verkligen svåra i realtid, d.v.s. saknas en uppgift deadline inte nödvändigtvis krascha hela programmet eller systemet. Många realtidstillämpningar, såsom multimedia- och kommunikationstillämpningar, kan ofta tolerera enstaka deadlinemissar, men alltför mycket deadline missar kan inte tillfredsställa användarens upplevda kvalitet på tjänsten (QoS) krav. Även om den statistiska informationen, såsom den genomsnittliga deadlinefelfrekvensen, ofta används för att kvantifiera systemets prestanda, kan denna mätmetod vara problematisk. Observera att inte ens en mycket låg genomsnittlig tolerans för felfrekvens inte kan förhindra att ett stort antal deadline missar att inträffa på mycket kort tid. Detta kan leda till förlust av kritisk information som inte kan rekonstrueras och därmed allvarligt försämra tjänstekvaliteten ur användarens perspektiv. Den svagt hårda realtidsmodellen är en mer lämplig realtidsmodell för denna typ av applikationer. Den svagt hårda realtidsuppgiften har både en fast tidsfrist (dvs. en uppgiftsinstans som missar sin tidsfrist är helt värdelös) och ett genomströmningskrav (dvs. det bör finnas tillräckligt många uppgiftsinstanser från samma uppgiftsmötesfrister för att tillhandahålla de kvalitetsnivåer som krävs). Flera svagt hårda modeller har införts [26, 8, 14, 5, 33]. Ramanathan m.fl. Detta beslut träder i kraft dagen efter det att det har offentliggjorts i Europeiska unionens officiella tidning. [26] föreslog en så kallad (m, k)-modell, med en periodisk uppgift som förknippas med ett par heltal, d.v.s. (m, k), så att bland alla k på varandra följande fall av uppgiften, minst m av fallen måste avslutas med sina tidsfrister för att systemets beteende ska vara acceptabelt. Ett dynamiskt fel uppstår, vilket innebär att tidsbegränsningen för QoS överträds och schemaläggaren därmed anses vara underkänd, om inom några på varandra följande k-jobb mer än (k - m) jobbfall missar sina tidsfrister. Koren m.fl. Detta beslut träder i kraft dagen efter det att det har offentliggjorts i Europeiska unionens officiella tidning. [14] föreslog en "hopp-over"-modell, som är ett specialfall av (m, k)-modell med m = k − 1. Väst och så. Detta beslut träder i kraft dagen efter det att det har offentliggjorts i Europeiska unionens officiella tidning. [33] införde en annan liknande modell, kallad den fönstermonterade modellen, som kräver att åtminstone m av dem kan uppfylla sina tidsfrister inom alla icke-överlappade och på varandra följande fönster där var och en innehåller k-jobb. I detta dokument studerar vi problemet med att använda DPD för att minska den systemomfattande energiförbrukningen med garanterad QoS för ett svagt hårt realtidssystem. Särskilt antar vi (m,k)-modellen för att fånga QoS-kravet för realtidsapplikationen. En viktig utmaning för detta problem har att göra med definitionen av vilka arbetstillfällen som är obligatoriska, dvs. vilkas tidsfrister som måste hållas för att garantera att inga dynamiska misslyckanden inträffar och vilka arbetstillfällen som kan vara valfria. Detta problem har visat sig vara NP-hård även utan hänsyn till maktbevarande [24]. I vårt tillvägagångssätt använder vi en run-time-teknik och väljer dynamiskt och utför de obligatoriska jobben på ett sådant sätt att systemet stängs av. Våra experiment visar att genom att klokt välja och slå samman de obligatoriska jobben kan våra tekniker leda till betydande energibesparingar samtidigt som (m,k)-företagets tidsfrister garanteras. Resten av tidningen är organiserad enligt följande. Vi introducerar först systemmodellen, bakgrunden och motiven för vår forskning i Avsnitt 2. I avsnitt 3 beskrivs ett genomförbarhetsvillkor för att garantera (m,k)-företagets tidsfrister i vår strategi när vi dynamiskt fastställer de obligatoriska/valbara jobben. I avsnitt 4 presenteras två metoder för att fördröja utförandet av arbetet för att ytterligare förlänga det inaktiva intervallet. I avsnitt 5 diskuteras hur man på ett klokt sätt utför de valfria jobben och presenterar den övergripande algoritmen. Avsnitt 6 presenterar våra experimentella resultat. I avsnitt 7 dras slutsatserna. I detta avsnitt introducerar vi först systemmodellen och det relaterade arbetet med realtidsplanering med (m,k)-firmagaranti. Därefter presenterar vi och diskuterar ett exempel på motivation.
För att ta hänsyn till energin från kringutrustningen undersökte REF schemaläggningsproblemet för ett system som består av en icke-DVS-processor och en enda kringutrustning.
System Wide Dynamic Power Management for Weakly Hard Real-Time Systems
{'venue': 'J. Low Power Electronics', 'journal': 'J. Low Power Electronics', 'mag_field_of_study': ['Engineering', 'Computer Science']}