性能確保的能耗感知實時應(yīng)用設(shè)計優(yōu)化.pdf

1、隨著計算機技術(shù)不斷的發(fā)展，嵌入式實時系統(tǒng)在各行各業(yè)中得到了廣泛地應(yīng)用，不斷加速著智能化時代的進程，在人類社會中起著至關(guān)重要的作用。嵌入式設(shè)備在工業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用得越來越多，電池供能以及體積小的特點使得嵌入式系統(tǒng)中能量是十分稀缺的資源，因此對嵌入式系統(tǒng)能耗的優(yōu)化是一大嚴峻的挑戰(zhàn)。嵌入式系統(tǒng)通常會應(yīng)用到一些關(guān)鍵性領(lǐng)域，例如航空航天、國防軍事等，因此嵌入式系統(tǒng)的可靠性是一個很關(guān)鍵的問題。由于近年來互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，嵌入式實時系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)

2、相關(guān)的應(yīng)用也越來越多，這使得安全問題在嵌入式實時系統(tǒng)中顯得更加重要。
　　在嵌入式實時系統(tǒng)中，對任務(wù)完成的截止時間的要求非常嚴格，由于絕大多數(shù)任務(wù)的執(zhí)行時間長短往往變化較大，其具有不確定性，所以為了確保任務(wù)的實時性，很多學(xué)者通常將這類隨機任務(wù)的最壞情況執(zhí)行時間作為任務(wù)實際的執(zhí)行時間，但隨機任務(wù)實際執(zhí)行時間到達最壞情況的概率很小，因而必定會造成系統(tǒng)資源的極大浪費。本文主要針對隨機實時任務(wù)，從死限概率確保、能耗、可靠和安全四個方面考慮

3、，優(yōu)化實時系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度，從而確保嵌入式實時應(yīng)用的性能。
　　首先，針對隨機實時任務(wù)，建立了相應(yīng)的任務(wù)建模，與必須保證任務(wù)在死限前完成的傳統(tǒng)任務(wù)模型不同，本文對任務(wù)不錯過死限的實時性約束進行概率確保，并且提出遞歸和蒙特卡洛模擬兩種方法求解任務(wù)不錯過死限的概率，在任務(wù)死限概率確保的同時利用動態(tài)電壓調(diào)整（Dynamic Voltage and Frequency Scaling，DVFS）技術(shù)優(yōu)化系統(tǒng)能耗。
　　本文在優(yōu)化系統(tǒng)期望

4、能耗的同時，考慮了系統(tǒng)期望可靠性，因為 DVFS技術(shù)的使用可能對系統(tǒng)的可靠性造成一定的損害，本文進一步考慮了這一因素，建立了隨機任務(wù)可靠性模型，在系統(tǒng)期望可靠性約束和死限概率確保的條件下，優(yōu)化系統(tǒng)期望能耗。由于問題的復(fù)雜性，本文提出了基于動態(tài)規(guī)劃的能耗最優(yōu)算法和快速二分搜索近似算法對優(yōu)化問題進行了求解。
　　最后，基于隨機實時任務(wù)死限概率確保，進一步探討了隨機任務(wù)的安全問題，為此建立了安全關(guān)鍵的隨機實時任務(wù)模型，引入加密算法對任務(wù)