異構多核系統(tǒng)低功耗算法研究.pdf

1、隨著數(shù)字化技術與多媒體技術的普及，便攜式及移動性較強的產(chǎn)品得到了空前的發(fā)展，其中，產(chǎn)品的電池使用時間極大地影響了消費者的購物傾向。面對電池發(fā)展受限的現(xiàn)狀，功耗問題已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)設計中普遍關注的難點和熱點。隨著處理器結構由單核向多核的發(fā)展，低功耗設計算法變得更加復雜，鑒于軟硬件劃分及劃分后的調度算法對系統(tǒng)功耗的影響，本文立足于解決異構多核處理器系統(tǒng)下的低功耗問題，進行算法研究。
　　在分析與總結現(xiàn)有低功耗算法的基礎上，本文采用兩

2、階段的啟發(fā)式算法來解決異構多核處理器系統(tǒng)下的低功耗設計問題。首先，對系統(tǒng)進行結構建模，并構造出一個表示任務間相互關聯(lián)的有向無環(huán)圖。接著，軟硬件劃分過程將任務合理分配到對應的處理單元，任務劃分的效果在一定程度上影響了后期能耗降低的潛力，而劃分后的調度算法決定了系統(tǒng)整體的能耗水平。
　　在軟硬件劃分階段，本文利用量子計算強大的并行性將量子計算與遺傳算法相結合得到量子遺傳算法，其獨特的量子位編碼方式使得一個量子染色體能夠同時表征傳統(tǒng)染色

3、體的多種匹配情況，以量子旋轉門代替?zhèn)鹘y(tǒng)的選擇、交叉、變異更新操作，為算法保證多樣性的同時使得種群能夠以大概率向著優(yōu)良模式進化。除此之外，量子計算所具有的并行性能夠在較短時間內迅速處理海量數(shù)據(jù)，因此大大降低了算法的時間復雜度。
　　任務的分配方法確定后，任務順利完成的關鍵在于是否采用了高效的任務調度算法。本文結合當前流行的動態(tài)電壓縮放技術，提出了一種基于動態(tài)電壓縮放技術的表調度算法，算法優(yōu)先安排關鍵任務節(jié)點，非關鍵任務節(jié)點的優(yōu)先級由

4、各自的執(zhí)行時間方差決定，通過動態(tài)電壓縮放技術將任務結束時間逐步逼近截止期，最大限度的降低系統(tǒng)整體功耗。
　　為驗證算法性能，本文設計了仿真實驗。利用TGFF工具生成的數(shù)據(jù)作為算法輸入?yún)?shù)，并對算法進行C語言編程實驗。為客觀顯示每個階段算法的有效性，分別設立了對比實驗，主要從功耗降低率及算法的時間復雜度兩方面對算法進行評估，實驗結果表明量子遺傳劃分算法進化過程穩(wěn)定，收斂速度快且全局尋優(yōu)能力強，與動態(tài)電壓縮放技術相結合的表調度算法顯著