Lập lịch dựa trên phần thưởng cho hệ thống thời gian thực cứng ưu tiên động

Han-Saem Yun1, Jihong Kim1
1School of Computer Science and Engineering, Seoul National University, Seoul, Korea

Tóm tắt

Lập lịch dựa trên phần thưởng đã được nghiên cứu cho các ứng dụng linh hoạt, trong đó một kết quả gần đúng nhưng kịp thời là chấp nhận được. Trong khi đó, những nỗ lực nghiên cứu đáng kể đã được thực hiện về lập lịch điện áp, khai thác sự đánh đổi giữa tốc độ bộ xử lý và mức tiêu thụ năng lượng. Trong bài báo này, chúng tôi giải quyết vấn đề lập lịch kết hợp nhằm tối đa hóa tổng phần thưởng của các hệ thống thời gian thực cứng với ngân sách năng lượng đã cho. Chúng tôi trình bày một thuật toán tối ưu làm việc ngoại tuyến và một thuật toán hiệu quả làm việc trực tuyến cho các tác vụ với thời gian phát hành/hạn chót riêng của chúng dưới lập lịch Ưu tiên theo Hạn chót sớm nhất (EDF). Kết quả thực nghiệm cho thấy giải pháp do thuật toán trực tuyến tính toán không tồi tệ hơn 14% so với giải pháp tối ưu lý thuyết đạt được bởi thuật toán tối ưu làm việc ngoại tuyến.

Từ khóa

#Lập lịch dựa trên phần thưởng #hệ thống thời gian thực cứng #lập lịch điện áp #tiêu thụ năng lượng #thuật toán tối ưu.

Tài liệu tham khảo

Aydin, H., R. Melhem, D. Mossé, and P.M. Alvarez. Dynamic and Aggressive Scheduling Techniques for Power-Aware Real-Time Systems. In Proc. of Real-Time Systems Symposium, 2001.

Aydin, H., R. Melhem, D. Mossé, and P.M. Alvarez. Optimal Reward-Based Scheduling for Periodic Real-Time Tasks. IEEE Transactions on Computers, 50(2),111–130, 2001.

Ben-Tal, A. and A. Nemirovski. Lectures on Modern Convex Optimization: Analysis, Algorithms, and Engineering Applications. SIAM, 2001.

Chung, J.-Y., J.W.-S. Liu, and K.-J. Lin. Scheduling Periodic Jobs that Allow Imprecise Results. IEEE Transactions on Computers, 39(9),1156–1173, 1990.

Dey, J.K., J. Kurose, and D. Towsley. On-Line Scheduling Policies for a Class of IRIS (Increasing Reward with Increasing Service) Real-Time Tasks. IEEE Transactions on Computers, 45(7),802–813, 1996.

Gruian, F. Hard Real-Time Scheduling for Low-Energy Using Stochastic Data and DVS Processors. In Proc. of International Symposium on Low Power Electronics and Design, pp. 46–51, 2001.

Hong, I., G. Qu, M. Potkonjak, and M.B. Srivastava. Synthesis Techniques for Low-Power Hard Real-Time Systems on Variable Voltage Processors. In Proc. of Real-Time Systems Symposium, pp. 178–187, 1998.

Kim, W., J. Kim, and S.L. Min. A Dynamic Voltage Scaling Algorithm for Dynamic-Priority Hard Real-Time Systems Using Slack Time Analysis. In Proc. of Design, Automation and Test in Europe, 2002.

Kim, W., J. Kim, and S.L. Min. Dynamic Voltage Scaling Algorithm for Fixed-Priority Real-Time Systems Using Work-Demand Analysis. In Proc. of International Symposium On Low Power Electronics and Design, 2003.

Kim, W., D. Shin, H.-S. Yun, J. Kim, and S.L. Min. Performance Comparison of Dynamic Voltage Scaling Algorithms for Hard Real-Time Systems. In Proc. of Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium, 2002.

Kwon, W.-C. and T. Kim. Optimal Voltage Allocation Techniques for Dynamically Variable Voltage Processors. In Proc. of Design Automation Conference, pp. 125–130, 2003.

Lin, K.-J., S. Natarajan, and J.W.-S. Liu. Imprecise Results: Utilizing Partial Computations in Real-Time Systems. In Proc. of Real-Time Systems Symposium, pp. 210–217, 1987.

Liu, W.-S. Real-Time Systems. Prentice Hall, 2000.

Pillai, P. and K.G. Shin. Real-Time Dynamic Voltage Scaling for Low-Power Embedded Operating Systems. In Proc. of ACM Symposium on Operating Systems Principles, 2001.

Rusu, C., R. Melhem, and D. Mossé. Maximizing the System Value While Satisfying Time and Energy Constraints. In Proc. of Real-Time Systems Symposium, pp. 246–255, 2002.

Rusu, C., R. Melhem, and D. Mossé. Maximizing Rewards for Real-Time Applications with Energy Constraints. ACM Transactions on Embedded Computing Systems, 2(4), 537–559, 2003.

Sakurai, T. and A. Newton. Alpha-power Law MOSFET Model and Its Application to CMOS Inverter Delay and Other Formulars. IEEE Journal of Solid State Circuits, 25(2), 584–594, 1990.

Shih, W.-K., J.W.-S. Liu, and J.-Y. Chung. Algorithms for Scheduling Imprecise Computations with Timing Constraints. SIAM Journal on Computing, 20(3), 537–552, 1991.

Shin, Y. and K. Choi. Power Conscious Fixed Priority Scheduling for Hard Real-Time Systems. In Proc. of Design Automatioin Conference, pp. 134–139, 1999.

Yao, F., A. Demers, and S. Shenker. A Scheduling Model for Reduced CPU Energy. In Proc. of IEEE Annual Foundations of Computer Science, pp. 374–382, 1995.

Yun, H.-S. and J. Kim. Reward-Based Voltage Scheduling for Dynamic-Priority Hard Real-Time Systems. Technical report. Available at http://davinci.snu.ac.kr/Download/daem_techrep.pdf.

Yun, H.-S. and J. Kim. On Energy-Optimal Voltage Scheduling for Fixed-Priority Hard Real-Time Systems. ACM Transactions on Embedded Computing Systems, 2(3), 393–430, 2003.