軟實(shí)時嵌入式多核處理器系統(tǒng)的低功耗技術(shù)研究.pdf

1、高功耗、高發(fā)熱量一直是計算機(jī)系統(tǒng)處理器設(shè)計的瓶頸問題。而嵌入式系統(tǒng)因其自身應(yīng)用特點(diǎn)，對系統(tǒng)性能和功耗有更嚴(yán)格的要求。因此，低功耗技術(shù)研究對于嵌入式系統(tǒng)的研究和開發(fā)具有至關(guān)重要的影響。尤其近年，隨多媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用而帶來的迅速增多的軟實(shí)時系統(tǒng)特性需求，以及多核處理器技術(shù)的迅速發(fā)展都為低功耗問題的研究提供了一種新的有效途徑。本文正是以低功耗的軟實(shí)時嵌入式數(shù)字媒體系統(tǒng)的研制為基礎(chǔ)，深入研究了適用于軟實(shí)時多核嵌入式系統(tǒng)的低功耗算法的設(shè)計、實(shí)現(xiàn)和

2、應(yīng)用。 文中首先給出了低功耗的軟實(shí)時嵌入式數(shù)字媒體系統(tǒng)的總體架構(gòu)、空間分布圖和功能劃分，并詳細(xì)分析了各個子系統(tǒng)的組成框架及功能。然后，重點(diǎn)以該數(shù)字媒體系統(tǒng)中的嵌入式分布子服務(wù)器這個軟實(shí)時的嵌入式多核處理器系統(tǒng)作為研究的應(yīng)用對象，分別從其操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層進(jìn)行低功耗技術(shù)的探討。 在操作系統(tǒng)層，考慮到現(xiàn)有VAP_M算法雖然能夠給出最優(yōu)解但其研究環(huán)境過于理想化的特點(diǎn)，考慮各個處理器間通訊代價，提出了改進(jìn)的用于解決VAP(Vol

3、tage Assignment with Probability)問題的靜態(tài)低功耗算法(VAP_SA，Volt-age Assignment with Probability一StAtic)；受用(m,k)-firm約束解決低功耗問題的在線貪婪調(diào)度模型的啟發(fā)，結(jié)合改進(jìn)的靜態(tài)低功耗算法，提出了解決VAP問題的在線實(shí)時調(diào)整電壓的動態(tài)低功耗算法(VAP DY, Voltage Assignment with Probabil-ity_DYna

4、mic)。理論分析和仿真實(shí)驗表明，與現(xiàn)有低功耗算法相比較，改進(jìn)的靜態(tài)算法和提出的動態(tài)算法能夠充分利用任務(wù)執(zhí)行時間的不確定性，在保證系統(tǒng)實(shí)時性和任務(wù)完成率的前提下適時降低電壓，有效降低系統(tǒng)的功耗。 在應(yīng)用層，結(jié)合如今視頻信息等流媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得對非TCP流的發(fā)送速率進(jìn)行控制以保證網(wǎng)絡(luò)性能變得十分必要的現(xiàn)狀，改進(jìn)了現(xiàn)有的TCP Reno吞吐率模型，并應(yīng)用改進(jìn)的TCP Reno吞吐率模型，結(jié)合動態(tài)電壓調(diào)整技術(shù)和現(xiàn)有的TCP友好算