嵌入式系统的能耗管理方法

摘要

本发明提出一种嵌入式系统的能耗管理方法，特别适用于基于电池供电的嵌入式实时系统的能耗管理，在降低嵌入式系统能耗的同时，保证任务执行的实时性和可靠性，包括如下步骤：对于嵌入式系统需执行的由n个实时周期任务组成的任务集，求解任务集内的每个实时周期任务Ti的执行频率fi的最优解，使得嵌入式系统的可靠性最大化，且执行所有实时周期任务所需的能耗满足能耗约束条件，且所有实时周期任务满足时序约束；嵌入式系统的处理器在执行实时周期任务Ti时，将处理器的频率设置为步骤中解得的该实时周期任务的执行频率fi；在进一步的技术方案中，使用人工鱼群算法对任务执行频率的最优解进行求解，具有收敛速度快、非劣解质量高、鲁棒性强的特点。

主权项

1.嵌入式系统的能耗管理方法，其特征在于，包括如下步骤：1)对于嵌入式系统需执行的由n个实时周期任务组成的任务集，求解任务集内的每个实时周期任务T_i的执行频率f_i的最优解，使得嵌入式系统的可靠性最大化，且执行所有实时周期任务所需的能耗满足能耗约束条件，且所有实时周期任务满足时序约束；2)嵌入式系统的处理器在执行实时周期任务T_i时，将处理器的频率设置为步骤1)中解得的该实时周期任务的执行频率f_i；在步骤1)中，a.使用人工鱼群算法求解任务集内的每个实时周期任务T_i的执行频率f_i的最优解；b.所述嵌入式系统的可靠性最大化是指该任务集内的实时周期任务的执行频率f_i满足下式：$\mathrm{Max}{\Pi }_{i=1}^n{R}_i\left(f_i\right);$式中，其中，e为自然指数，C_i表示实时周期任务T_i在最坏情况下执行所需的时钟周期数，其中，λ₀为执行频率最大时对应的系统瞬时故障率均值，d为常数，为系统瞬时故障对处理器频率和电压的敏感度，f_min为经归一化处理后的处理器频率最小值；c.所述执行所有实时周期任务所需的能耗满足能耗约束条件是指该任务集内的实时周期任务的执行频率f_i满足以下约束：$s.t.{\Sigma }_{i=1}^n{E}_i\left(f_i\right)\le E_{\mathrm{budget}};$式中，E_budget为系统能耗约束值，E_i(f_i)为执行任务T_i所需的能耗，其中P_indi为执行实时周期任务T_i所需要消耗的与频率无关的动态功耗，C_ef为嵌入式处理器的有效开关电容；d.所述所有实时周期任务满足时序约束是指执行频率f_i满足以下约束：$s.t.d_i-\frac{C_i}{f_i}\ge 0;$式中，d_i为实时周期任务T_i的执行截止期。