一种基于温度约束的固定优先级实时任务静态调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于温度约束的固定优先级实时任务静态调度方法，包括：获取待分配任务及待分配任务的处理器的参数；对任务进行模糊温度约束检测与精确温度约束检测，将任务分配至处理器中。本发明专利技术综合考虑任务的自身特性以及处理器功耗、温度特性，寻求最优的任务分配方案，使得分配后的系统所需总能耗最小。本发明专利技术适用于电池容量较低的，温度条件严苛的多处理器实时系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多处理器实时系统的调度技术，尤其涉及。
技术介绍
所谓的实时系统是指能够在指定或者确定的时间内完成系统功能并做出响应的系统。它具有一定的时间约束，即任务要在指定的时限之前完成操作。近年来，嵌入式实时系统，因其具有较高的可靠性，被广泛应用于航空航天、军事、核工业、信息采集以及环境勘测等领域。为了使储能相对低的嵌入式系统能提供更优质的服务，学术界以及产业界在嵌入式实时系统能耗以及温度方面进行了深入的研究。在嵌入式实时系统的能量管理方面，普遍被采用和研究方法主要包括动态电压调节技术以及动态电源管理技术。而在温度管理上则主要应用动态的温度管理技术。虽然这些技术都被广泛研究也行之有效，但它们都对嵌入式系统的硬件配置有较高的要求。一方面，动态的能量管理要求系统的处理器支持多种执行频率，并且支持动态的频率切换功能；另一方面，动态的温度管理还需要系统有内置的温度传感器来实时的获取当前的温度情况。本专利技术针对更加普遍的嵌入式多处理器的提出静态的任务调度方法，不仅能够静态的保证系统的温度安全，还能最小化系统的能耗。本专利技术所提出的方法并不需要处理器支持动态的频率调节功能，亦不需要增置额外的温度监控设备。Gang Quan等人提出了温度约束下的可行性检测技术，该技术可以应用于固定优先级实时任务的温度安全检测。这项技术推进了温度约束下静态实时任务调度的研究进步。然而，该方法需要通过对一个超周期内所有的非安全区间进行温度可行性检查，计算复杂度很高。此外，在温度可感知的静态调度方面，有一些研究通过安排任务执行的顺序来降低处理器的温度峰值。这些研究提出的冷热间隔执行任务的策略来降低处理器峰值的目的。但现有研究大多是基于等周期任务模型。对于普通的非等周期模型还没有深入的研究应用。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中对于超周期的检测计算复杂和温度感知的静态调度未涉及非等周期模型等缺陷，提出了。本专利技术提出了，包括以下步骤:步骤一:获取所有待分配的任务和所有待分配任务的处理器，并获取所述任务的能耗贡献值Metric与所述处理器的能耗贡献值PeMetric ；步骤二:对于一个处理器，选取一个任务进行模糊温度约束检测；若不通过，则不分配所述任务至所述处理器上并选取下一个任务重新执行步骤二 ；若通过，则将所述任务分配至所述处理器上，并选取下一个待分配的任务重新执行步骤二 ；直至检测所有待分配的任务后，执行步骤三；步骤三:对所述处理器上的任务进行精确温度约束检测；若通过，则执行步骤四；否则，删除所述处理器中能耗贡献值Metric最小的任务并重新执行步骤三；步骤四:若所有待分配的任务均已分配至处理器，则执行步骤五；若还存在待分配的任务未分配至处理器，判断当前分配任务的处理器是否为最后一个处理器；若不是，则选用下一个处理器并重新执行所述步骤二 ；否则，终止所述静态调度；步骤五:保存所述静态调度的方案，并根据所述方案实施调度。其中，步骤一中进一步包括:将所述按处理器的能耗贡献值PeMetric从低至高排序。其中，执行所述步骤二前进一步包括:将所述任务根据任务的能耗贡献值Metric从高至低排序；选取第一个处理器并开始执行所述步骤二。其中，步骤二中所述模糊温度约束检测包括以下步骤:步骤Al:将一个任务预分配至当前的处理器的任务集中；步骤A2:对所述处理器的任务集进行实时约束检测，测量所述任务集中每个任务的响应时间 ；若所述响应时间小于延迟阈值，则执行步骤A3 ;否则，所述模糊温度约束检测结果为不通过；步骤A3:构造一个调度序列，对所述处理器上第一个超周期内的调度序列进行模糊温度约束下的温度可行性检测，所述超周期表示所述处理器中所有任务的周期的最小公倍数；若所述调度序列满足所述温度可行性检测，则所述模糊温度约束检测结果为通过；否则，所述模糊温度约束检测结果为不通过。其中，步骤三中所述精确温度约束检测包括以下步骤:步骤B1:对所述处理器的任务集进行空闲时间分配；步骤B2:构造一个调度序列，对所述处理器上第一个超周期内的调度序列进行精确温度约束下的温度可行性检测，所述超周期表示所述处理器中所有任务的周期的最小公倍数；若所述调度序列满足所述温度可行性检测，则所述精确温度约束检测结果为通过；否则，所述精确温度约束检测结果为不通过。其中，所述调度序列如以下公式表示:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于温度约束的固定优先级实时任务静态调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：获取所有待分配的任务和所有待分配任务的处理器，并获取所述任务的能耗贡献值Metric与所述处理器的能耗贡献值PeMetric；步骤二：对于一个处理器，选取一个任务进行模糊温度约束检测；若不通过，则不分配所述任务至所述处理器上并选取下一个任务重新执行步骤二；若通过，则将所述任务分配至所述处理器上，并选取下一个待分配的任务重新执行步骤二；直至检测所有待分配的任务后，执行步骤三；步骤三：对所述处理器上的任务进行精确温度约束检测；若通过，则执行步骤四；否则，删除所述处理器中能耗贡献值Metric最小的任务并重新执行步骤三；步骤四：若所有待分配的任务均已分配至处理器，则执行步骤五；若还存在待分配的任务未分配至处理器，判断当前分配任务的处理器是否为最后一个处理器；若不是，则选用下一个处理器并重新执行所述步骤二；否则，终止所述静态调度；步骤五：保存所述静态调度的方案，并根据所述方案实施调度。

【技术特征摘要】
1.一种基于温度约束的固定优先级实时任务静态调度方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:获取所有待分配的任务和所有待分配任务的处理器，并获取所述任务的能耗贡献值Metric与所述处理器的能耗贡献值PeMetric ； 步骤二:对于一个处理器，选取一个任务进行模糊温度约束检测；若不通过，则不分配所述任务至所述处理器上并选取下一个任务重新执行步骤二 ；若通过，则将所述任务分配至所述处理器上，并选取下一个待分配的任务重新执行步骤二 ；直至检测所有待分配的任务后，执行步骤三； 步骤三:对所述处理器上的任务进行精确温度约束检测；若通过，则执行步骤四；否贝丨J，删除所述处理器中能耗贡献值Metric最小的任务并重新执行步骤三； 步骤四:若所有待分配的任务均已分配至处理器，则执行步骤五；若还存在待分配的任务未分配至处理器，判断当前分配任务的处理器是否为最后一个处理器；若不是，则选用下一个处理器并重新执行所述步骤二 ；否则，终止所述静态调度； 步骤五:保存所述静态调度的方案，并根据所述方案实施调度。2.如权利要求1所述的基于温度约束的固定优先级实时任务静态调度方法，其特征在于，步骤一中进一步包括:将所述按处理器的能耗贡献值PeMetric从低至高排序。3.如权利要求1所述的基于温度约束的固定优先级实时任务静态调度方法，其特征在于，执行所述步骤二前进一步包括:将所述任务根据任务的能耗贡献值Metric从高至低排序；选取第一个处理器并开始执行所述步骤二。4.如权利要求1所述的基于温度约束的固定优先级实时任务静态调度方法，其特征在于，步骤二中所述模糊温度约束检测包括以下步骤: 步骤Al:将一个任务预分配至当前的处理器的任务集中； 步骤A2:对所述处理器的任务集进行实时约束检测，测量所述任务集中每个任务的响应时间；若所述响应时间小于延迟阈值，则执行步骤A3 ;否则，所述模糊温度约束检测结果为不通过； 步骤A3:构造一个调度序列，对所述处理器上第一个超周期内的调度序列进行模糊温度约束下的温度可行性检测，所述超周期表示所述处理器中所有任务的周期的最小公倍数；若所述调度序列满足所述温度可行性检测，则所述模糊温度约束检测结果为通过；否贝U，所述模糊温度约束检测结果为不通过。5.如权利要求1所述的基于温度约束的固定优先级实时任务静态调度方法，其特征在于，步骤三中所述精确温度约束检测包括以下步骤: 步骤B1:对所述处理器的任务集进行空闲时间分配； 步骤B2:构造一个调度序列，对所述处理器上第一个超周期内的调度序列进行精确温度约束下的温度可行性检测，所述超周期表示所述处理器中所有任务的周期的最小公倍数；若所述调度序列满足所述温度可行性检测，则所...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏同权，陈靓，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：