一种自适应固定优先级半透视混合关键任务能耗优化方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应固定优先级半透视混合关键任务能耗优化方法，包括以下步骤:建立半透视非精确混合关键调度模型；利用响应时间分析方法计算混合关键任务在系统处于低模式和高模式的响应时间；根据响应时间与其截止期限的关系，利用最佳优先级分配方法确定任务的优先级；计算任务集的能耗最优能耗速度。本发明专利技术通过响应时间的分析方法以及最佳优先级分配方法，计算能耗的最优速度，不仅有效地提高系统的利用率，而且能够降低系统能耗。而且能够降低系统能耗。而且能够降低系统能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应固定优先级半透视混合关键任务能耗优化方法


[0001]本专利技术涉及实时系统、工业控制系统以及混合关键系统的实时调度，特别涉及一种自适应固定优先级半透视混合关键任务能耗优化方法。

技术介绍

[0002]混合关键系统将不同关键层次的应用集成到同一个共享平台，以满足系统尺寸、重量以及能耗的需求。常见的混合关系系统如航天领域的控制系统，其国际标准为DO
‑
178C，该标准规定系统的任务具有五个关键层次A
‑
E，A是最高关键层次，E是最低关键层次；采用电池供电的无人机是混合关键系统的典型应用，由于电池容量有限，能耗对其非常重要。
[0003]现有的混合关键调度的研究主要关注系统的调度性，考虑能耗方面的研究相对较少。仅有的少量研究主要关注非透视的混合关键模型，这样导致任务集可调度性很小，且系统的资源利用率低。因此，提出一种自适应固定优先级半透视混合关键任务能耗优化方法，该方法采用抢占固定优先级调度策略，且根据响应时间与其截止期限的关系，利用最佳优先级分配方法确定任务的优先级，最后确定能耗优化的速度，不仅有效地提高系统的利用率，而且能够降低系统能耗。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自适应固定优先级半透视混合关键任务能耗优化方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]建立半透视非精确混合关键调度模型；
[0007]利用响应时间分析方法计算混合关键任务在系统处于低模式和高模式的响应时间；
[0008]根据响应时间与其截止期限的关系，利用最佳优先级分配方法确定任务的优先级；
[0009]计算任务集的能耗最优能耗速度；
[0010]所述建立半透视非精确混合关键调度模型；包括：
[0011]半透视混合关键任务模型与传统的非透视的混合关键任务模型相比，主要区别在于系统模式转换机制不一样；半透视混合关键模型，在高关键层次任务到达时，就可以知道系统是否会从低模式切换到高模式，而传统的非透视混合关键任务模型要等到高关键层次任务开始执行，且其执行时间超过低模式的执行时间，系统才从低模式切换到高模式；
[0012]单处理器上建立半透视非精确混合关键周期任务集Γ＝{τ1,τ2,
…
,τ
n
}，使用抢占固定优先级策略调度该任务集。混合关键周期任务τ
i
(1≤i≤n,i为整数)由四元组{T
i
,D
i
,ξ
i
,C
i
}组成，其中T
i
表示混合关键周期任务τ
i
的周期；D
i
表示混合关键周期任务τ
i
的相对截止期限，且其等于T
i
；ξ
i
表示混合关键周期任务τ
i
的关键层次，其可以表示为ξ
i
＝{LO,HI}，
混合关键周期任务τ
i
的关键层次为LO时，其为低关键层次任务，混合关键周期任务τ
i
的关键层次为HI时，其为高关键层次任务；C
i
表示混合关键周期任务τ
i
的不同模式下的最坏情况下执行时间；C
i
(LO)和C
i
(HI)分别表示混合关键周期任务τ
i
在低模式和高模式下的执行时间；非精确混合关键周期任务集与传统的混合关键周期任务模型相比，其区别主要在于系统处于高模式时，不仅高关键层次任务提高执行时间，而且为低关键层次任务提供降级服务。所谓的降级服务是指：在系统处于高模式时，低关键层次任务的执行时间低于其在系统处于低模式下的执行时间。而传统的混合关键周期任务模型，只执行高关键层次任务，舍弃所有的低关键层次任务。系统处于低模式是指任何任务τ
i
，其执行时间都不超过C
i
(LO)；系统处于高模式是指存在高关键层次任务τ
i
，其执行时间超过C
i
(LO)但不超过C
i
(HI)且为低关键层次提供降级服务。如果混合关键周期任务τ
i
为低关键层次任务，则C
i
(HI)<C
i
(LO)；如果混合关键周期任务τ
i
为高关键层次任务，则C
i
(HI)>＝C
i
(LO)。所谓的固定优先级策略是指一旦任务的优先级确定以后，其优先级在执行过程中始终保持不变。
[0013]所述利用响应时间分析方法计算混合关键任务在系统处于低模式和高模式的响应时间；具体包括：
[0014]系统处于低模式时，任务τ
i
的响应时间R
i
(LO)由下式计算：
[0015][0016]其中，j是正整数代表任务的下标；hp(i)表示优先级比任务τ
i
高的任务集合；C
i
(LO)和C
j
(LO)分别表示任务τ
i
和τ
j
在低模式的执行时间；
[0017]系统处于高模式时，任务τ
i
的响应时间R
i
(HI)由下式计算：
[0018][0019]其中，t
s
是系统从低模式切换到高模式的时刻，R
i
(LO)是任务τ
i
在低模式的响应时间，W
i
(LO)是任务τ
i
在低模式的最坏情况下的开始执行时间，其计算公式由下式给出：
[0020][0021]其中，C
j
(LO)表示任务τ
j
在低模式的执行时间；
j
表示混合关键周期任务τ
j
的周期。是满足t
s
<R
i
(LO)时，任务τ
i
在高模式的响应时间；其计算公式由下式给出：
[0022][0023]其中，j是正整数代表任务的下标；t
s
是系统从低模式切换到高模式的时刻；C
i
(LO)和C
j
(LO)分别表示任务τ
i
和τ
j
在低模式的执行时间；C
j
(HI)表示任务τ
j
在高模式的执行时间；hpL(i)和hpH(i)分别表示优先级比任务τ
i
高的低关键层次任务集合和高关键层次任务集合。
[0024]是满足t
s
<W
i
(LO)时，任务τ
i
在高模式的响应时间,其计算公式由下式给出：
[0025][0026]其中，j是正整数代表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应固定优先级半透视混合关键任务能耗优化方法，其特征在于，包括：建立半透视非精确混合关键调度模型；利用响应时间分析方法计算混合关键任务在系统处于低模式和高模式的响应时间；根据响应时间与其截止期限的关系，利用最佳优先级分配方法确定任务的优先级；计算任务集的能耗最优能耗速度；所述建立半透视非精确混合关键调度模型，包括：单处理器上建立半透视非精确混合关键周期任务集Γ＝{τ1,τ2,
…
,τ
n
}，使用抢占固定优先级策略调度该任务集；混合关键周期任务τ
i
由四元组{T
i
,D
i
,ξ
i
,C
i
}组成，其中，1≤i≤n,i为整数；T
i
表示混合关键周期任务τ
i
的周期；D
i
表示混合关键周期任务τ
i
的相对截止期限，且其等于T
i
；ξ
i
表示混合关键周期任务τ
i
的关键层次，其表示为ξ
i
＝{LO,HI}，混合关键周期任务τ
i
的关键层次为LO时，其为低关键层次任务，混合关键周期任务τ
i
的关键层次为HI时，其为高关键层次任务；C
i
表示混合关键周期任务τ
i
的不同模式下的最坏情况下执行时间；C
i
(LO)和C
i
(HI)分别表示混合关键周期任务τ
i
在低模式和高模式下的执行时间；系统处于高模式时，不仅为高关键层次任务提高执行时间，而且为低关键层次任务提供降级服务；所述降级服务是指在系统处于高模式时，低关键层次任务的执行时间低于其在系统处于低模式下的执行时间；系统处于低模式是指任何任务τ
i
，其执行时间都不超过C
i
(LO)；系统处于高模式是指存在高关键层次任务τ
i
，其执行时间超过C
i
(LO)但不超过C
i
(HI)且为低关键层次提供降级服务；如果混合关键周期任务τ
i
为低关键层次任务，则C
i
(HI)<C
i
(LO)；如果混合关键周期任务τ
i
为高关键层次任务，则C
i
(HI)>＝C
i
(LO)；所述固定优先级策略是指一旦任务的优先级确定以后，其优先级在执行过程中始终保持不变。2.如权利要求1所述的自适应固定优先级半透视混合关键任务能耗优化方法，其特征在于，所述利用响应时间分析方法计算混合关键任务在系统处于低模式和高模式的响应时间，具体包括：系统处于低模式时，任务τ
i
的响应时间R
i
(LO)由下式计算：其中，j是正整数代表任务的下标；hp(i)表示优先级比任务τ
i
高的任务集合；C
i
(LO)和C
j
(LO)分布表示任务τ
i
和τ
j
在低模式的执...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忆文，马金鹏，郑辉，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：