一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及實(shí)時(shí)系統(tǒng)領(lǐng)域任務(wù)的實(shí)時(shí)調(diào)度，具體的說(shuō)是一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法。本發(fā)明在任務(wù)集調(diào)度之前，計(jì)算任務(wù)Ti的優(yōu)化檢查點(diǎn)的數(shù)量OCi，兩個(gè)檢查點(diǎn)之間的間距Fi，以及插入檢查點(diǎn)后任務(wù)集的利用率Utot；計(jì)算出任務(wù)在離線狀態(tài)下的運(yùn)行速度Stemp；計(jì)算任務(wù)Ti在Stemp下的執(zhí)行時(shí)間，根據(jù)最早截止期限優(yōu)先原則對(duì)任務(wù)集進(jìn)行排序；當(dāng)某個(gè)任務(wù)完成時(shí)，回收該任務(wù)的空閑時(shí)間STH(Ti,t)，利用該空閑時(shí)間STH(Ti,t)計(jì)算出該任務(wù)的運(yùn)行速度S。采用本發(fā)明方法，充分利用系統(tǒng)的空閑時(shí)間，降低處理器的運(yùn)行速度，比現(xiàn)有的容錯(cuò)低功耗調(diào)度算法節(jié)約0～47.66%的能耗。即使任務(wù)在執(zhí)行過程發(fā)生錯(cuò)誤，通過檢查點(diǎn)機(jī)制仍然能夠正確的恢復(fù)執(zhí)行，因此提高了系統(tǒng)的可靠性。
【專利說(shuō)明】一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及實(shí)時(shí)系統(tǒng)領(lǐng)域任務(wù)的實(shí)時(shí)調(diào)度，具體的說(shuō)是一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容 錯(cuò)低功耗調(diào)度方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著制造工藝的日益精密，集成電路規(guī)模的飛速發(fā)展，系統(tǒng)的功耗急劇上升。高功 耗帶來(lái)的高溫會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性增加，降低整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。數(shù)控系統(tǒng)是一 種硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)，不僅要確保任務(wù)的實(shí)時(shí)性、可靠性，而且要降低系統(tǒng)的能耗。
[0003] 系統(tǒng)的可靠性可以通過容錯(cuò)技術(shù)解決。容錯(cuò)可以通過在線檢測(cè)錯(cuò)誤，檢查點(diǎn)和回 卷恢復(fù)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)檢查點(diǎn)都保存系統(tǒng)的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，任務(wù)從最近的檢查點(diǎn)恢復(fù)執(zhí) 行。利用動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVS)技術(shù)降低系統(tǒng)的能耗。DVS技術(shù)是在保證任務(wù)不錯(cuò)過截止期 限的情況下，利用空閑時(shí)間調(diào)節(jié)處理器的運(yùn)行速度。
[0004] 現(xiàn)有的容錯(cuò)低功耗調(diào)度算法通過利用檢查點(diǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)，并且在滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí) 性的前提下，通過回收系統(tǒng)的空閑時(shí)間，利用空閑時(shí)間調(diào)節(jié)處理器的運(yùn)行速度，以降低系統(tǒng) 能耗；但其只利用任務(wù)的靜態(tài)空閑時(shí)間節(jié)能，忽略了任務(wù)的動(dòng)態(tài)空閑時(shí)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有容錯(cuò)低功耗調(diào)度算法的不足之處，本發(fā)明提出了一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的 容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法，該方法能夠有效地利用系統(tǒng)的空閑時(shí)間，降低系統(tǒng)的能耗。
[0006] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗 調(diào)度方法，包括以下步驟：
[0007] 任務(wù)集調(diào)度之前，計(jì)算任務(wù)凡的優(yōu)化檢查點(diǎn)的數(shù)量OQ，兩個(gè)檢查點(diǎn)之間的間距 Fp以及插入檢查點(diǎn)后任務(wù)集的利用率U t(rt ;
[0008] 計(jì)算出任務(wù)在離線狀態(tài)下的運(yùn)行速度StMp ;
[0009] 計(jì)算任務(wù)凡在St"p下的執(zhí)行時(shí)間，根據(jù)最早截止期限優(yōu)先原則對(duì)任務(wù)集進(jìn)行排 序；
[0010] 當(dāng)某個(gè)任務(wù)完成時(shí)，回收該任務(wù)的空閑時(shí)間SlHCTi，t)，利用該空閑時(shí)間SlHCTi，t) 計(jì)算出該任務(wù)的運(yùn)行速度S。
[0011] 所述任務(wù)Ti的優(yōu)化檢查點(diǎn)的數(shù)量OCi的計(jì)算方法為：

【權(quán)利要求】
1. 一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法，其特征在于，包括w下步驟： 任務(wù)集調(diào)度之前，計(jì)算任務(wù)Ti的優(yōu)化檢查點(diǎn)的數(shù)量0。，兩個(gè)檢查點(diǎn)之間的間距W 及插入檢查點(diǎn)后任務(wù)集的利用率UtM ; 計(jì)算出任務(wù)在離線狀態(tài)下的運(yùn)行速度St,mp ; 計(jì)算任務(wù)Ti在St,mp下的執(zhí)行時(shí)間，根據(jù)最早截止期限優(yōu)先原則對(duì)任務(wù)集進(jìn)行排序； 當(dāng)某個(gè)任務(wù)完成時(shí)，回收該任務(wù)的空閑時(shí)間STh(T。t)，利用該空閑時(shí)間STh(T。t)計(jì)算 出該任務(wù)的運(yùn)行速度S。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法，其特征在于， 所述任務(wù)Ti的優(yōu)化檢查點(diǎn)的數(shù)量0。的計(jì)算方法為： 〇( = (5^-1 i ('、 其中，ki為任務(wù)Ti能夠容忍錯(cuò)誤的數(shù)量，。為任務(wù)Ti的最壞情況下的執(zhí)行時(shí)間，C,為 檢查點(diǎn)的開銷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法，其特征在于， 所述兩個(gè)檢查點(diǎn)之間的間距。的計(jì)算方法為： F = 心' OC： +1 其中，。為任務(wù)Ti的最壞情況下的執(zhí)行時(shí)間，0。為任務(wù)Ti的優(yōu)化檢查點(diǎn)的數(shù)量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法，其特征在于， 所述插入檢查點(diǎn)后任務(wù)集的利用率UtM的計(jì)算方法為：
AC 其中Pi為任務(wù)Ti的周期，任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間A +5^ + 2作、，ki為任 務(wù)Ti能夠容忍錯(cuò)誤的數(shù)量，。為任務(wù)Ti的最壞情況下的執(zhí)行時(shí)間，(；為檢查點(diǎn)的開銷，0。 為任務(wù)Ti的優(yōu)化檢查點(diǎn)的數(shù)量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法，其特征在于， 所述任務(wù)在離線狀態(tài)下的運(yùn)行速度St,mp的計(jì)算方法為：
其中，。為任務(wù)Ti的最壞情況下的執(zhí)行時(shí)間，(；為檢查點(diǎn)的開銷，0。為優(yōu)化檢查點(diǎn)的 數(shù)量，n為任務(wù)的數(shù)量，。為兩個(gè)檢查點(diǎn)之間的間距，k為任務(wù)發(fā)生錯(cuò)誤的數(shù)量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法，其特征在于， 所述任務(wù)Ti在St,mp下的執(zhí)行時(shí)間為： 。temp 其中，。為任務(wù)Ti的最壞情況下的執(zhí)行時(shí)間，St,mp為任務(wù)在離線狀態(tài)下的運(yùn)行速度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法，其特征在于，

所述最早截止期限優(yōu)先原則為：截止期限越短，優(yōu)先級(jí)越高，當(dāng)任務(wù)Ti的截止期限相同時(shí)， 早到達(dá)的任務(wù)Ti優(yōu)先級(jí)高；當(dāng)任務(wù)Ti的截止期限和到達(dá)時(shí)間均相同時(shí)，任務(wù)Ti系列的下標(biāo) i小的有更高的優(yōu)先級(jí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法，其特征在于， 所述任務(wù)的空閑時(shí)間STh(T。t)的計(jì)算方法為：
其中，巧0"(〇為任務(wù)Tk在時(shí)刻t的剩余執(zhí)行時(shí)間，HP(T。t)是優(yōu)先級(jí)比任務(wù)Ti高并且 在時(shí)刻t已經(jīng)完成執(zhí)行的任務(wù)集合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的容錯(cuò)低功耗調(diào)度方法，其特征在于， 所述任務(wù)的運(yùn)行速度S的計(jì)算方法為：
其中，巧?為任務(wù)Ti剩余的最壞情況下的執(zhí)行時(shí)間，STh化，t)為任務(wù)的空閑時(shí)間，當(dāng) S〉Stcmp時(shí)，S=Stcmp ;當(dāng)S<Scw時(shí)，S=Scw，其中Sew為處理器的關(guān)鍵速度；當(dāng)任務(wù)Ti發(fā)生錯(cuò)誤， 設(shè)置它的運(yùn)行速度S=1.0。

【文檔編號(hào)】G06F11/07GK104424017SQ201310369755
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】郭銳鋒, 張憶文, 王鴻亮, 段立明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所有限公司