專利名稱：一種多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機領(lǐng)域，提出了一種多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
計算機實時系統(tǒng)在現(xiàn)代的制造、通信、軍事等社會的各個領(lǐng)域占有舉足輕重的地 位。隨著應(yīng)用環(huán)境的性能要求越來越高，系統(tǒng)功耗越來越大。多處理器系統(tǒng)能夠滿足 應(yīng)用環(huán)境的性能要求，雖然需要及其復雜的調(diào)度方法。系統(tǒng)功耗增加會導致兩個方面 的問題處理器、內(nèi)存等硬件的散熱問題；系統(tǒng)電池的供給時間問題。因此，設(shè)計多 處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法成為實時系統(tǒng)領(lǐng)域非常的問題，也是難以解決的問 題。
當前主要采用動態(tài)電壓調(diào)節(jié)(Dynamic Voltage Scaling, DVS)技術(shù)降低系統(tǒng)功耗， 即，利用降低處理器頻率延長任務(wù)執(zhí)行時間達到降低系統(tǒng)功耗的目的。該技術(shù)的原理 為處理器頻率與任務(wù)執(zhí)行時間為一次方關(guān)系，而與系統(tǒng)功耗為三次方關(guān)系，因此， 當系統(tǒng)降低1個單位頻率，雖然延長1個時間單位執(zhí)行時間，但是降低三個單位功耗。 大部分算法采用模擬退火算法、遺傳算法等進化算法實現(xiàn)多處理器實時任務(wù)功耗優(yōu) 化。但是這類方法的時間開銷非?？捎^，無法很好地實現(xiàn)任務(wù)的實時性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法，通過 實時任務(wù)的松弛時間降低多處理器實時任務(wù)的執(zhí)行功耗。
為了解決上述問題，本發(fā)明的構(gòu)思是
根據(jù)實時任務(wù)的釋放時間、最壞執(zhí)行時間、絕對截止期和任務(wù)之間的約束關(guān)系計
算所述實時任務(wù)的松弛時間，構(gòu)造實時任務(wù)松弛時間約束進一步的，按照深度優(yōu)先策略和遞歸策略分配實時任務(wù)松弛時間約束圖中的實時 任務(wù)；
進一步的，如果已分配的實時任務(wù)存在重復，則計算重復任務(wù)執(zhí)行完畢的時間； 如果重復任務(wù)執(zhí)行完畢時間的最小值，加處理器之間的通信時間開銷，仍然不會造成 所述重復任務(wù)的后繼任務(wù)違反時間約束，則保留所述最小值對應(yīng)的重復任務(wù)，刪除其 它處理器上的重復任務(wù)；進一步的，計算所述處理器上所述實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間；最大限度的 延長實時任務(wù)的執(zhí)行時間，降低實時任務(wù)執(zhí)行時的處理器頻率，從而降低系統(tǒng)功耗。 根據(jù)上述的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法，其特征在于利用實時任務(wù)的松弛時間 延長所述實時任務(wù)執(zhí)行時間降低功耗，具體操作步驟如下
A、 構(gòu)造實時任務(wù)松弛時間約束圖根據(jù)實時任務(wù)的釋放時間、最壞執(zhí)行時間、 絕對截止期和實時任務(wù)之間的約束關(guān)系構(gòu)造實時任務(wù)松弛時間約束圖；所述 實時任務(wù)之間的約束關(guān)系包括實時任務(wù)之間的執(zhí)行順序關(guān)系、實時任務(wù)之 間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系，所述實時任務(wù)之間的執(zhí)行順序關(guān)系包括實時任務(wù)的前繼 關(guān)系、實時任務(wù)的后繼關(guān)系，所述實時任務(wù)之間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系是所述實時 任務(wù)的數(shù)據(jù)輸出是其它實時任務(wù)的數(shù)據(jù)輸入；
B、 按照深度優(yōu)先策略和遞歸策略分配實時任務(wù)松弛時間約束圖中的實時任務(wù)；
C、 優(yōu)化步驟B分配的實時任務(wù)；
D、 計算所述實時任務(wù)執(zhí)行時處理器頻率，降低系統(tǒng)功耗。 上述步驟A中的構(gòu)造實時任務(wù)松弛時間約束圖的操作步驟如下 Al、計算所述實時任務(wù)松弛時間；
A2、構(gòu)造所述實時任務(wù)松弛時間約束圖中的實時任務(wù)節(jié)點；所述實時任務(wù)節(jié)點用 實時任務(wù)屬性元組表示，所述實時任務(wù)屬性元組包括釋放時間、最壞執(zhí)行 時間、絕對截止期、松弛時間；
A3、構(gòu)造所述實時任務(wù)松弛時間約束圖中的實時任務(wù)的有向連接?。凰鰧崟r任 務(wù)的有向連接弧用實時任務(wù)之間通信屬性元組表示，所述通信元組包括實 時任務(wù)執(zhí)行的前繼實時任務(wù)、實時任務(wù)與其前繼實時任務(wù)通信的時間開銷、 實時任務(wù)執(zhí)行的后繼實時任務(wù)、實時任務(wù)與其后繼實時任務(wù)通信的時間開 銷；
上述步驟Al中的計算實時任務(wù)松弛時間按以下公式進行計算
S歸=min(D膨—max( Z}，D證-￡， - / 證}
其中，A。w是所述實時任務(wù)的松弛時間；
ZX 射斤棘瞎儘色鵬,卜其月是所述實時任務(wù)的最壞執(zhí)行時間； Ppre是所述實時任務(wù)的前繼實時任務(wù)的集合； Z《是所述實時任務(wù)前繼實時任務(wù)集合上實時任務(wù)最壞執(zhí)行時間之
/e戶
￡ 。w是所述實時任務(wù)的最壞執(zhí)行時間； i 。w是所述實時任務(wù)的釋放時間。 上述步驟B中的按照深度優(yōu)先策略和遞歸策略分配所述實時任務(wù)的操作步驟如
Bl、按照深度優(yōu)先策略遍歷所述實時任務(wù)松弛時間約束B2、記錄每一次深度優(yōu)先遍歷時所遍歷的實時任務(wù)、實時任務(wù)最壞執(zhí)行時間之和； B3、判斷步驟B2深度優(yōu)先遍歷的實時任務(wù)中是否存在松弛時間小于處理器之間
通信時間開銷的實時任務(wù)，如果是，則轉(zhuǎn)步驟B4，否則，轉(zhuǎn)步驟B5; B4、將步驟B2深度優(yōu)先遍歷的實時任務(wù)分配到一個空閑處理器上；
B5、判斷是否遍歷完所述實時任務(wù)松弛時間約束圖，如果是，則轉(zhuǎn)步驟B6，否則， 轉(zhuǎn)步驟B1;
B6、査找步驟B2記錄的實時任務(wù)最壞執(zhí)行時間之和的最大值，將最大值對應(yīng)的
深度優(yōu)先遍歷的實時任務(wù)分配到一個空閑處理器上； B7、按照執(zhí)行順序遍歷步驟B6所述實時任務(wù)；
B8、判斷步驟B6所述實時任務(wù)是否存在前繼實時任務(wù)或者后繼實時任務(wù)，如果 存在，則轉(zhuǎn)步驟B9，否則，轉(zhuǎn)步驟B7;
B9、按照遞歸策略遍歷步驟B8所述實時任務(wù)；
BIO、判斷步驟B9所述實時任務(wù)是否已遍歷，如果是，則轉(zhuǎn)步驟B8，否則，轉(zhuǎn) 步驟B11;
Bll、判斷步驟B9所述實時任務(wù)是否存在前繼實時任務(wù)或者后繼實時任務(wù)，如果 存在，則轉(zhuǎn)步驟B9，否則，轉(zhuǎn)步驟B12;
B12、分配本次遞歸遍歷的實時任務(wù)到一個空閑處理器上；
B13、判斷步驟B6所述實時任務(wù)是否遍歷完畢，如果是，則步驟B執(zhí)行完畢，否則轉(zhuǎn)步驟B7。
上述步驟C中的優(yōu)化已分配的實時任務(wù)的操作步驟如下
Cl、查找權(quán)利要求1所述步驟B分配到處理器上的實時任務(wù)是否存在重復，如果 存在，則轉(zhuǎn)步驟C2，否則，優(yōu)化過程結(jié)束；
C2、計算所述步驟C1所述重復實時任務(wù)在所在處理器上執(zhí)行完畢時間的最小值；
C3、判斷所述步驟C2所述最小值對應(yīng)的實時任務(wù)結(jié)果傳遞給所述步驟Cl所述處
理器是否會造成所述處理器所述重復實時任務(wù)的后繼實時任務(wù)違反其時間
約束，如果違反，則歸并過程結(jié)束，否則，轉(zhuǎn)步驟C4;
C4、刪去步驟Cl所述重復實時任務(wù)。 上述步驟D中的功耗優(yōu)化方法的操作步驟如下 Dl、廣度優(yōu)先遍歷已分配實時任務(wù)的處理器；
D2、判斷分配到步驟Dl所述處理器上的實時任務(wù)是否遍歷完畢，如果是，則轉(zhuǎn) 步驟D3，否則，轉(zhuǎn)步驟D4;
D3、從步驟Dl所述處理器中刪去步驟D2所述處理器；
D4、査找步驟Dl所述處理器上當前遍歷的實時任務(wù)中絕對截止期最小的實時任
D5、計算步驟D4所述絕對截止期最小的實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間； D6、根據(jù)步驟D5所述實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間計算所述實時任務(wù)執(zhí)行時 處理器的頻率；
D7、如果步驟D1所述處理器上所述實時任務(wù)都已遍歷完畢，則步驟E執(zhí)行完畢， 否則，轉(zhuǎn)步驟D1;
上述步驟D5中的計算所述實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間的操作步驟如下 D51、所述實時任務(wù)所在處理器上的松弛時間/Wra&。w由以下公式計算-/WraS 。<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，/Wra&。w是根據(jù)所述實時任務(wù)所在處理器所述實時任務(wù)前繼實時任務(wù)
的最壞執(zhí)行時間計算所得的松弛時間； 所述公式所示符號含義與權(quán)利要求2所述公式所示符號含義相同；D52、所述實時任務(wù)所在處理器外的松弛時間/"fmS 。w由以下公式計算
<formula>formula see original document page 10</formula>其中，/W^S"。w是根據(jù)除所述實時任務(wù)所在處理器以外，其它處理器上所述
實時任務(wù)的前繼實時任務(wù)的最壞執(zhí)行時間計算所得的松弛時間；
w是所述實時任務(wù)所在處理器以外的前繼實時任務(wù)執(zhí)行所經(jīng)歷的處理 器之間通信次數(shù)；7)>^i^W_y是處理器之間通信的時間開銷；
所述公式中所示其它符號含義與前述公式所示符號含義相同；
D53、重新計算所述實時任務(wù)松弛時間，所述實時任務(wù)松弛時間由以下公式計算
S麵=w/"(/"加51,, /她rS歸〉
其中，5 ^是所述實時任務(wù)松弛時間；
所述公式中所示其它符號含義與前述公式所示符號含義相同；
D54、所述實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間由以下公式計算
其中，ifex5^是所述實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間；
尸^,是所述實時任務(wù)所在處理器上的后繼路徑； &是路徑^ 上實時任務(wù)j的松弛時間 所述公式中所示其它符號含義與前述公式所示符號含義相同。 上述步驟D6中的延長計算所述實時任務(wù)執(zhí)行時處理器的頻率按以下公式進行計
算
其中，/"。w是所述實時任務(wù)執(zhí)行時所在處理器的頻率；
7VcCT是所述實時任務(wù)的最壞執(zhí)行時間；
/wc^是所述實時任務(wù)最壞執(zhí)行時間7V^r對應(yīng)的處理器頻率；
;^是所述實時任務(wù)延長執(zhí)行時間后的實際執(zhí)行時間。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點本 發(fā)明是利用實時任務(wù)的松弛時間延長所述實時任務(wù)執(zhí)行時間降低系統(tǒng)功耗。首先利用實時任務(wù)的釋放時間、最壞執(zhí)行時間、絕對截止期和任務(wù)之間的約束關(guān)系構(gòu)造實時任 務(wù)松弛時間約束圖；其次按照深度優(yōu)先策略和遞歸策略分配實時任務(wù)松弛時間約束圖 中的實時任務(wù)；接著通過刪除重復實時任務(wù)優(yōu)化巳分配的實時任務(wù)；最后按照廣度優(yōu) 先策略計算實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長執(zhí)行時間，并通過延長實時任務(wù)的執(zhí)行吋間到
最大執(zhí)行可延長時間來降低系統(tǒng)功耗。


圖1是本發(fā)明的總體處理流程圖2是本發(fā)明中構(gòu)造實時任務(wù)松弛時間約束圖的流程圖3是本發(fā)明中按照深度優(yōu)先策略和遞歸策略分配所述實時任務(wù)的流程圖4是本發(fā)明中優(yōu)化已分配實時任務(wù)的流程圖5是本發(fā)明中功耗優(yōu)化方法的流程圖6是本發(fā)明中計算實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例結(jié)合附圖詳述如下
本實施例所述方案的應(yīng)用環(huán)境是支持動態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)的多處理器實時系統(tǒng)，本 實施例不限定所述技術(shù)方案應(yīng)用環(huán)境中多處理器的組織形式和實時系統(tǒng)的設(shè)計方式。
下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
參照圖1，示出了本多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法的總體處理流程圖。 步驟IOI、構(gòu)造實時任務(wù)松弛時間約束圖。
實時任務(wù)松弛時間約束圖中的節(jié)點用實時任務(wù)的屬性元組表示，圖中的有向連接 弧用實時任務(wù)之間通信元組表示。
步驟102、按照深度優(yōu)先策略和遞歸策略分配所述實時任務(wù)。
步驟102執(zhí)行后，實時任務(wù)松弛時間約束圖中的實時任務(wù)都已分配到各個處理器上。
步驟103、優(yōu)化己分配的實時任務(wù)。
步驟103的目的是盡可能刪除重復分配的實時任務(wù)。
步驟104、計算實時任務(wù)執(zhí)行時處理器頻率。
步驟104通過延長實時任務(wù)的執(zhí)行時間到最大執(zhí)行可延長時間來降低系統(tǒng)功耗。參照圖2，示出了本實施例中構(gòu)造實時任務(wù)松弛時間約束圖的流程圖。 步驟201、計算實時任務(wù)的松弛時間。 步驟201所述的實時任務(wù)的松弛時間由以下公式計算
S ow = min(D續(xù)—max{ Z } ， Z)膠-- }
其中，&。 1是所述實時任務(wù)的松弛時間；
D 。w是所述實時任務(wù)的絕對截止期； 是所述實時任務(wù)的最壞執(zhí)行時間； 尸^是所述實時任務(wù)的前繼實時任務(wù)的集合；
Z五,是所述實時任務(wù)前繼實時任務(wù)集合上實時任務(wù)最壞執(zhí)行時間之
和；
￡,7。w是所述實時任務(wù)的最壞執(zhí)行時間；
仏。w是所述實時任務(wù)的釋放時間。
步驟202、構(gòu)造實時任務(wù)節(jié)點。
實時任務(wù)節(jié)點由實時任務(wù)的釋放時間、最壞執(zhí)行時間、絕對截止期、松弛時間構(gòu) 成的元組表示。
步驟203、構(gòu)造實時任務(wù)的有向連接弧。
實時任務(wù)的有向連接弧由實時任務(wù)執(zhí)行的前繼實時任務(wù)、實時任務(wù)與其前繼實時 任務(wù)通信的時間開銷、實時任務(wù)執(zhí)行的后繼實時任務(wù)、實時任務(wù)與其后繼實時任務(wù)通 信的時間開銷構(gòu)成的元組表示。
參照圖3，示出了本實施例中按照深度優(yōu)先策略和遞歸策略分配所述實時任務(wù)的 流程圖。
步驟301、按照深度優(yōu)先策略遍歷所述實時任務(wù)松弛時間約束圖。
步驟302、記錄每一次深度優(yōu)先遍歷時所遍歷的實時任務(wù)、實時任務(wù)最壞執(zhí)行時 間之和；
每一次深度遍歷時記錄的實時任務(wù)是在步驟304、步驟306中使用。計算實時任 務(wù)最壞執(zhí)行時間之和是為了求出實時任務(wù)松弛時間約束圖的最長路徑。步驟303、判斷步驟302深度優(yōu)先遍歷的實時任務(wù)中是否存在松弛時間小于處理 器之間通信時間開銷的實時任務(wù)，如果是，則轉(zhuǎn)步驟304;否則，轉(zhuǎn)步驟305。
判斷實時任務(wù)的松弛時間是否小于處理器之間通信時間開銷，是為了判斷當前遍 歷的實時任務(wù)是否能夠分配在兩個處理器上執(zhí)行。
步驟304、將步驟302深度優(yōu)先遍歷的實時任務(wù)分配到一個空閑處理器上。
如果實時任務(wù)的松弛時間小于處理器之間通信時間開銷，那么將當前遍歷的實時 任務(wù)分配到兩個或者兩個以上的處理器上執(zhí)行，必定造成當前遍歷的實時任務(wù)中某 些實時任務(wù)違反其時間約束。因此，步驟304將此類型的實時任務(wù)分配到一個處理 器上執(zhí)行。
步驟305、判斷是否遍歷完所述實時任務(wù)松弛時間約束圖，如果是，則轉(zhuǎn)步驟306， 否則，轉(zhuǎn)步驟301。
步驟306、査找步驟302記錄的實時任務(wù)最壞執(zhí)行時間之和的最大值，將最大值 對應(yīng)的實時任務(wù)分配到一個空閑處理器上。
將實時任務(wù)松弛時間約束圖中最長路徑上的實時任務(wù)分配到一個處理器上執(zhí)行。
步驟307、按照執(zhí)行順序遍歷步驟306所述實時任務(wù)。
按照實時任務(wù)的執(zhí)行順序遍歷最長路徑上的實時任務(wù)。
步驟308、判斷步驟306所述實時任務(wù)是否存在前繼實時任務(wù)或者后繼實吋任務(wù)， 如果存在，則轉(zhuǎn)步驟309，否則，轉(zhuǎn)步驟307。
判斷最長路徑上的實時任務(wù)是否存在前繼和后繼，如果存在前繼或者后繼，那么 轉(zhuǎn)到步驟309遞歸遍歷當前實時任務(wù)的所有前繼和后繼。采用遞歸遍歷當前實時任務(wù) 的前繼和后繼的目的是，保證存在數(shù)據(jù)通信的實時任務(wù)盡可能分配到同一個處理器上 執(zhí)行。
步驟309、按照遞歸策略遍歷步驟308所述實時任務(wù)。
步驟310、判斷步驟309所述實時任務(wù)是否已遍歷，如果是，則轉(zhuǎn)步驟308,否則， 轉(zhuǎn)步驟311。
步驟311、判斷步驟309所述實時任務(wù)是否存在前繼實時任務(wù)或者后繼實時任務(wù)， 如果存在，則轉(zhuǎn)步驟309，否則，轉(zhuǎn)步驟312。
步驟312、分配本次遞歸遍歷的實時任務(wù)到一個空閑處理器上。步驟313、判斷步驟306所述實時任務(wù)是否遍歷完畢，如果是，則步驟B執(zhí)行完 畢，否則轉(zhuǎn)步驟307。
如果步驟306所述實時任務(wù)遍歷完畢，那么整個實時任務(wù)松弛時間約束圖中的實時 任務(wù)全部分配到處理器上執(zhí)行。
參照圖4，示出了本實施例中優(yōu)化已分配實時任務(wù)的流程圖。
步驟401、己分配到處理器上的實時任務(wù)是否存在重復，如果存在，則轉(zhuǎn)步驟402， 否則，優(yōu)化過程結(jié)束。
通過判斷實時任務(wù)是否存在重復，保證分配到處理器上的實時任務(wù)盡可能只執(zhí)行一次。
步驟402、計算所述步驟401所述重復實時任務(wù)在所在處理器上執(zhí)行完畢時間的 最小值。
步驟403、判斷所述步驟402所述最小值對應(yīng)的實時任務(wù)結(jié)果傳遞給所述步驟401 所述處理器是否會造成所述處理器所述重復實時任務(wù)的后繼實時任務(wù)違反其時間約 束，如果違反其時間約束，則歸并過程結(jié)束，否則，轉(zhuǎn)步驟404。
如果存在重復的實時任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果傳遞到其后繼實時任務(wù)，仍然能夠保證其后 繼實時任務(wù)滿足時間約束，那么可以刪除其后繼實時任務(wù)所在處理器上的重復實時任 務(wù)。如果不能滿足其后繼實時任務(wù)的時間約束，那么即使存在重復實時任務(wù)，也必須 保留重復實時任務(wù)。
步驟404、刪去所述重復實時任務(wù)。
參照圖5，示出了本實施例中功耗優(yōu)化方法的流程圖。 步驟501、廣度優(yōu)先遍歷己分配實時任務(wù)的處理器。
從已分配實時任務(wù)的處理器中，査找當前遍歷到的實時任務(wù)的絕對截止期的最小 值。首先計算絕對截止期最小的實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間是為了防止造成截止 期小的實時任務(wù)因其它實時任務(wù)延長其執(zhí)行時間而違反其時間約束。
步驟502、判斷當前處理器上的實時任務(wù)是否遍歷完畢，如果是，則轉(zhuǎn)步驟D503， 否則，轉(zhuǎn)步驟504。判斷但前處理器上是否所有的實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間都已計算完畢。如 果處理器上所有實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間都已計算完畢，那么將此處理器從待 遍歷的處理器中刪除。
步驟503、刪去當前遍歷的處理器。
步驟504、查找當前遍歷的實時任務(wù)中絕對截止期最小的實時任務(wù)。 步驟505、計算絕對截止期最小的實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間。 步驟506、計算所述實時任務(wù)執(zhí)行時處理器的頻率。
步驟507、如果處理器上所述實時任務(wù)都已遍歷完畢，則執(zhí)行完畢，否則，轉(zhuǎn)步 驟501。
參照圖6，示出了本實施例中計算實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間的流程圖。 步驟601 、計算實時任務(wù)所在處理器上的松弛時間/Wra&。w
當前實時任務(wù)與其所在處理器上的前繼實時任務(wù)的通信沒有時間開銷，所以單獨 計算當前實時任務(wù)在所在處理器上的內(nèi)部松弛時間。
步驟602、計算實時任務(wù)所在處理器外的松弛時間/^m^。w。
當前實時任務(wù)與其所在處理器以外的處理器上的前繼實時任務(wù)的通信存在時間開 銷，所以單獨計算當前實時任務(wù)所在處理器上的外部松弛時間。
步驟603、計算所述實時任務(wù)松弛時間5;。w。
當前實時任務(wù)的松弛時間等于/Wra&。w和/"fmS"。w的最小值。
步驟604、計算實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間Max&。w。 以上對本多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法，進行了詳細的介紹。本文結(jié)合說 明書附圖和具體實施例進行闡述只是用于幫助理解本發(fā)明的方法和核心思想；同時， 對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的方法和思想，在具體實施方式
和應(yīng)用范圍 上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法，其特征在于利用實時任務(wù)的松弛時間延長所述實時任務(wù)執(zhí)行時間降低功耗，具體操作步驟如下A、根據(jù)實時任務(wù)的釋放時間、最壞執(zhí)行時間、絕對截止期和實時任務(wù)之間的約束關(guān)系構(gòu)造實時任務(wù)松弛時間約束圖；所述實時任務(wù)之間的約束關(guān)系包括實時任務(wù)之間的執(zhí)行順序關(guān)系、實時任務(wù)之間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系，所述實時任務(wù)之間的執(zhí)行順序關(guān)系包括實時任務(wù)的前繼關(guān)系、實時任務(wù)的后繼關(guān)系，所述實時任務(wù)之間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系是所述實時任務(wù)的數(shù)據(jù)輸出是其它實時任務(wù)的數(shù)據(jù)輸入；B、按照深度優(yōu)先策略和遞歸策略分配實時任務(wù)松弛時間約束圖中的實時任務(wù)；C、優(yōu)化步驟B分配的實時任務(wù)；D、計算所述實時任務(wù)執(zhí)行時處理器頻率，降低系統(tǒng)功耗。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟A中的構(gòu)造實時任務(wù)松弛時間約束圖的操作步驟如下 Al、計算所述實時任務(wù)松弛時間；A2、構(gòu)造所述實時任務(wù)松弛時間約束圖中的實時任務(wù)節(jié)點；所述實時任務(wù)節(jié)點用實時任 務(wù)屬性元組表示，所述實時任務(wù)屬性元組包括釋放時間、最壞執(zhí)行時間、絕對截 止期、松弛時間；A3、構(gòu)造所述實時任務(wù)松弛時間約束圖中的實時任務(wù)的有向連接??；所述實時任務(wù)的有 向連接弧用實時任務(wù)之間通信屬性元組表示，所述通信元組包括實時任務(wù)執(zhí)行的 前繼實時任務(wù)、實時任務(wù)與其前繼實時任務(wù)通信的時間開銷、實時任務(wù)執(zhí)行的后繼 實時任務(wù)、實時任務(wù)與其后繼實時任務(wù)通信的時間開銷。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟A1中 的計算實時任務(wù)松弛時間按以下公式進行計算<formula>formula see original document page 2</formula>其中，S"。w是所述實時任務(wù)的松弛時間；A^是所述實時任務(wù)的絕對截止期；&是所述實時任務(wù)的最壞執(zhí)行時間；iVe是所述實時任務(wù)的前繼實時任務(wù)的集合；Z五,是所述實時任務(wù)前繼實時任務(wù)集合iVe上實時任務(wù)最壞執(zhí)行時間之和；/e尸￡ 。w是所述實時任務(wù)的最壞執(zhí)行時間； i 。w是所述實時任務(wù)的釋放時間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟B中 的按照深度優(yōu)先策略和遞歸策略分配所述實時任務(wù)的操作步驟如下Bl、按照深度優(yōu)先策略遍歷所述實時任務(wù)松弛時間約束圖；B2、記錄每一次深度優(yōu)先遍歷時所遍歷的實時任務(wù)、實時任務(wù)最壞執(zhí)行時間之和；B3、判斷步驟B2深度優(yōu)先遍歷的實時任務(wù)中是否存在松弛時間小于處理器之間通信時間 開銷的實時任務(wù)，如果是，則轉(zhuǎn)步驟B4，否則，轉(zhuǎn)步驟B5;B4、將步驟B2深度優(yōu)先遍歷的實時任務(wù)分配到一個空閑處理器上；B5、判斷是否遍歷完所述實時任務(wù)松弛時間約束圖，如果是，則轉(zhuǎn)步驟B6，否則，轉(zhuǎn)步驟B1;B6、査找步驟B2記錄的實時任務(wù)最壞執(zhí)行時間之和的最大值，將最大值對應(yīng)的深度優(yōu)先遍歷的實時任務(wù)分配到一個空閑處理器上； B7、按照執(zhí)行順序遍歷步驟B6所述實時任務(wù)；B8、判斷步驟B6所述實時任務(wù)是否存在前繼實時任務(wù)或者后繼實時任務(wù)，如果存在，則 轉(zhuǎn)步驟B9，否則，轉(zhuǎn)步驟B7;B9、按照遞歸策略遍歷步驟B8所述實時任務(wù)；BIO、判斷步驟B9所述實時任務(wù)是否已遍歷，如果是，則轉(zhuǎn)步驟B8，否則，轉(zhuǎn)步驟B11;Bll、判斷步驟B9所述實時任務(wù)是否存在前繼實時任務(wù)或者后繼實時任務(wù)，如果存在， 則轉(zhuǎn)步驟B9，否則，轉(zhuǎn)步驟B12;B12、分配本次遞歸遍歷的實時任務(wù)到一個空閑處理器上；B13、判斷步驟B6所述實時任務(wù)是否遍歷完畢，如果是，則步驟B執(zhí)行完畢，否則轉(zhuǎn)步 驟B7。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟C中 的優(yōu)化已分配的實時任務(wù)的操作步驟如下Cl、査找權(quán)利要求1所述步驟B分配到處理器上的實時任務(wù)是否存在重復，如果存在，則轉(zhuǎn)步驟C2，否則，優(yōu)化過程結(jié)束； C2、計算所述步驟C1所述重復實時任務(wù)在所在處理器上執(zhí)行完畢時間的最小值； C3、判斷所述步驟C2所述最小值對應(yīng)的實時任務(wù)結(jié)果傳遞給所述步驟Cl所述處理器是否會造成所述處理器所述重復實時任務(wù)的后繼實時任務(wù)違反其時間約束，如果違反，則歸并過程結(jié)束，否則，轉(zhuǎn)步驟C4;C4、刪去步驟C1所述重復實時任務(wù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟D中 的功耗優(yōu)化方法的操作步驟如下Dl、廣度優(yōu)先遍歷己分配實時任務(wù)的處理器；D2、判斷分配到步驟D1所述處理器上的實時任務(wù)是否遍歷完畢，如果是，則轉(zhuǎn)步驟D3，否則，轉(zhuǎn)步驟D4; D3、從步驟Dl所述處理器中刪去步驟D2所述處理器；D4、查找步驟D1所述處理器上當前遍歷的實時任務(wù)中絕對截止期最小的實時任務(wù)；D5、計算步驟D4所述絕對截止期最小的實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間；D6、根據(jù)步驟D5所述實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間計算所述實時任務(wù)執(zhí)行時處理器的 頻率；D7、如果步驟D1所述處理器上所述實時任務(wù)都已遍歷完畢，則步驟E執(zhí)行完畢，否則， 轉(zhuǎn)步驟D1。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟D5中 的計算所述實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間的操作步驟如下-D51、所述實時任務(wù)所在處理器上的松弛時間/WmS 。w由以下公式計算 /"fraS, = min(Z)證-max{ J] }, D匿-￡證—}其中，/"^^^是根據(jù)所述實時任務(wù)所在處理器所述實時任務(wù)前繼實時任務(wù)的最壞執(zhí)行時間計算所得的松弛時間；所述公式所示符號含義與權(quán)利要求2所述公式所示符號含義相同； D52、所述實時任務(wù)所在處理器外的松弛時間/""eS 。w由以下公式計算<formula>formula see original document page 4</formula>其中，/ &" ^是根據(jù)除所述實時任務(wù)所在處理器以外，其它處理器上所述實時任務(wù) 的前繼實時任務(wù)的最壞執(zhí)行時間計算所得的松弛時間；n是所述實時任務(wù)所在處理器以外的前繼實時任務(wù)執(zhí)行所經(jīng)歷的處理器之間 通信次數(shù)；77mei^a(y是處理器之間通信的時間開銷； 所述公式中所示其它符號含義與前述公式所示符號含義相同； D53、重新計算所述實時任務(wù)松弛時間，所述實時任務(wù)松弛時間由以下公式計算S腳=冊'"(/"fraS濯,/"fenS腳〉其中，S"。w是所述實時任務(wù)松弛時間；所述公式中所示其它符號含義與前述公式所示符號含義相同； D54、所述實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間由以下公式計算-其中，Jfexs;。.是所述實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長時間；尸,是所述實時任務(wù)所在處理器上的后繼路徑；S是路徑iVe上實時任務(wù)j的松弛時間 所述公式中所示其它符號含義與前述公式所示符號含義相同。
8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法，其特征在于所述步驟D6中的延長計算所述實時任務(wù)執(zhí)行時處理器的頻率按以下公式進行計算其中，/"。w是所述實時任務(wù)執(zhí)行時所在處理器的頻率； 7Va^是所述實時任務(wù)的最壞執(zhí)行時間；/CT是所述實時任務(wù)最壞執(zhí)行時間7W^r對應(yīng)的處理器頻率；7;。w是所述實時任務(wù)延長執(zhí)行時間后的實際執(zhí)行時間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多處理器實時任務(wù)執(zhí)行功耗優(yōu)化方法。它是利用實時任務(wù)的松弛時間延長所述實時任務(wù)執(zhí)行時間降低系統(tǒng)功耗。首先利用實時任務(wù)的釋放時間、最壞執(zhí)行時間、絕對截止期和任務(wù)之間的約束關(guān)系構(gòu)造實時任務(wù)松弛時間約束圖；其次按照深度優(yōu)先策略和遞歸策略分配實時任務(wù)松弛時間約束圖中的實時任務(wù)；接著通過刪除重復實時任務(wù)優(yōu)化已分配的實時任務(wù)；最后按照廣度優(yōu)先策略計算實時任務(wù)的最大執(zhí)行可延長執(zhí)行時間，并通過延長實時任務(wù)的執(zhí)行時間到最大執(zhí)行可延長時間來降低系統(tǒng)功耗。
文檔編號G06F9/50GK101303657SQ20081003891
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者悅 吳, 唐立三, 楊洪斌 申請人:上海大學