基于多核处理器的节能调度算法研究

【摘要】：近年来,处理器的能耗问题日益突出,单处理器到多核处理器,虽然在性能上有所提高,但同时导致了更多的能量消耗,不仅引发了难以解决的散热问题,还导致系统的可靠性下降。因此,在满足时间约束条件下,如何尽可能的降低系统能耗,已经成为多核处理器实时节能调度领域的研究热点。 已有算法的研究重点在于如何充分利用任务的实际执行时间α,远小于最坏情况执行时间ωi所产生的动态空闲时间以及任务在时限之前完成而产生的静态空闲时间,设计速率调度算法来合理降低处理器核电压/频率,达到同时满足硬实时任务时限约束与最少能耗的统一目标。本文在利用空闲时间降低速率的同时,尽量减少处理器切换电压/频率所造成的能耗。 本文的主要工作如下： (1)提出一种新的多核处理器节能调度算法,该方法基于空闲时间回收策略和尽量减少处理器频率切换造成的能耗。首先获得前面执行任务的平均任务执行比率,来估算下一个任务的执行速率,从而将其映射到速率最相近的处理器上,以减少处理器改变速率时所消耗的能耗。并通过让相邻的两个任务共享处理器上的空闲时间来降低处理器的执行速率,从而达到减少能耗的目的。通过理论推导和分析,将新算法与近三年来的算法进行对比测试,结果表明在大部分条件下,新算法能够获得更好的节能效果。 (2)根据大量测试数据,深入分析了影响算法节能效率的因素以及算法的调度约束条件和算法的适用条件,进而提出了三种改进算法TR-SS2(负载均衡策略)、ESR-SS2-CE和ESR-SS2-M,增加对速度的约束条件,分别采用估算速度和最大速度来确定单处理器上的执行速度。并将改进算法与已有算法对比测试分析,结果表明改进算法能够取得更好的节能效果。 【关键词】：多核处理器 节能调度算法 估算速率 空闲时间
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP301.6;TP332
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 论文的工作安排12-13
• 第2章 系统模型13-16
• 2.1 处理器模型13
• 2.2 任务模型13-14
• 2.3 问题假设14-15
• 2.4 属性定义15-16
• 第3章 ESR-SS2节能调度算法实现16-29
• 3.1 算法概述16-24
• 3.1.1 ESR-SS2算法基本思想17-23
• 3.1.2 算法的伪代码23-24
• 3.2 算法分析24-28
• 3.2.1 动态电压/频率调节DVS24-25
• 3.2.2 动态功率管理DPM25-26
• 3.2.3 ESR-SS2算法的理论分析26-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第4章 算法的实验与分析29-43
• 4.1 实验数据29-30
• 4.2 超时限分析30-31
• 4.3 算法影响因素及分析31-34
• 4.4 改进算法TR-SS234-37
• 4.5 改进算法ESR-SS2-CE37-38
• 4.6 改进算法ESR-SS2-M38-39
• 4.7 算法对比分析39-42
• 4.8 本章小结42-43
• 第5章 总结与展望43-45
• 5.1 总结43-44
• 5.2 展望44-45
• 致谢45-46
• 参考文献46-48

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