多处理器系统的在线节能调度算法

随着多处理器系统计算性能的提高,能耗管理已变得越来越重要,如何满足实时约束并有效降低能耗成为实时调度中的一个重要问题。基于多处理器计算系统,针对随机到达的任务,提出一种在线节能调度算法(OLEAS)。该算法在满足任务截止期限的前提下,尽量将任务调度到产生能耗最少的处理器,当某个任务在所有处理器上都不能满足截止期限要求时,则调整处理器之间的部分任务,使之尽量满足截止期限要求。同时,OLEAS尽量使单个处理器上的任务按平均电压/频率执行,以降低能耗,只有当新到任务不满足截止期限要求时,才逐个调高前面任务的电压/频率。模拟实验比较了OLEAS、最早完成时间优先(EFF)、最高电压节能(HVEA)、最低电压节能(LVEA)、贪心最小能耗(MEG)和最小能耗最小完成时间(ME-MC)的性能,结果表明OLEAS在满足任务截止期限和节省能耗方面具有明显的综合优势。

基于关键路径知识的任务调度遗传算法

基于遗传算法提出了一种新颖的多处理器任务调度算法CPGS。该算法利用任务系统的关键路径知识,构造了性能良好的初始种群。借助第三方测试数据集,将CPGS算法同其他类似算法进行了对比。实验结果表明,CPGS算法性能优于已有的同类算法。

异构多处理器系统的混合任务调度算法

针对实时异构系统的任务调度问题,提出了一种异构多处理器系统的混合实时任务调度算法。该算法采用带有非周期服务器的EDF(Earliest Deadline First)算法来调度单处理器上的任务集,可充分利用处理器的计算带宽。采用启发式搜索算法来进行任务的分配,以最大剩余计算带宽为搜索指标,可确保各处理器的负载尽量平衡。同时,对软实时任务引入QoS(Quality of Service)降级机制,可提高任务集的整体调度成功率。最后,对算法进行了仿真实验,仿真结果证明了算法的有效性。

副版本延迟的多处理器全局实时容错调度算法

针对多处理器硬实时系统运行过程中任务出错问题,提出一种基于主副版本策略的固定优先级全局容错调度算法FTGS-BD(fault tolerant global scheduling with backup delay)。该算法使用主动副版本和被动副版本,在保证实时性的前提下根据任务需求和硬件性能尽可能的推迟主动副版本的运行,并在不需要副版本响应时回收分配给副版本的资源,从而减少实现容错所需的代价。仿真结果表明,和仅使用被动副版本的全局容错调度算法相比,在调度相同的任务集时,FTGS-BD最多可以减少20%的处理器资源需求,平均减少12%。FTGS-BD能够应用于主副版本总使用率最大值大于1的任务集。

支持对称多处理器结构的操作系统设计

在提高系统性能方面,SMP结构计算机已经成为现代计算机技术发展的潮流和趋势,因此急需构建能协调多处理器并发活动并维护系统一致性的SMP操作系统来替代原有的单处理器操作系统。从SMP操作系统所需要达到的目标出发,对设计满足SMP结构操作系统中的各方面问题进行了讨论,主要对操作系统结构,多处理器的引导和操作系统初始化,多进程的并行调度、多处理器中断的管理,以及程序和数据的可重入性等方面进行了详细的讨论。

多处理器片上系统中实时自适用仲裁器的设计与分析

多处理器片上系统在单芯片上集成了多种指令集处理器,可完成复杂完整的功能。通信架构是多处理器片上系统的瓶颈,而高效的仲裁器可以解决多个处理器同时访问共享资源引起的冲突和竞争,从而防止系统性能的下降。提出一种实时动态自适应仲裁器,它既可以考虑实时要求,又可以自动调节各个处理器占据的总线带宽,避免饥饿现象。基于多处理器仿真平台的实验结果显示它比传统的仲裁器减少了49%的延迟时间,并且能更好地控制各处理器的总线带宽。

深海集矿机多任务调度控制系统设计

设计并实现了一种基于多处理器的深海采矿实时调度控制系统,结合嵌入式ARM控制系统和实时操作系统μC/OS-II对深海集矿机的轨迹规划、实时避障、故障监测等基本实时控制任务进行划分,将划分好任务分配到固定各个多处理器系统中。采用MCDF调度算法实现全局动态调度,从理论上分析了所提出算法的可调度性,并在深海采矿多处理器集矿机控制系统中验证了算法设计有效性和可行性,为嵌入式用于深海采矿研究进行了探讨,表明了算法的有效性。

克服多处理机系统高速缓存中假共享方法研究

为解决多处理机系统在访问共享数据时产生的假共享问题,在分析多处理机系统高速缓存中假共享的产生机理的基础上,提出了克服多处理机系统高速缓存中假共享方法。在UNIX系统的UNIX进程中采用临界段技术,将所有计算分割成若干部分,并将每个部分都安排在一个进程中,每个进程都将自己的结果加到累加结果中,产生最后结果。存放最后结果的存储器单元由若干个进程共享,并由锁机制保护访问。通过仿真实验表明,该方法能消除多处理机系统的乒乓效应,提高整个系统的计算速度。

一种多处理器平台上的传感器事务调度算法

如何有效地调度传感器事务以维护数据的时态一致性是信息物理融合系统研究中的一个重要问题。已有的调度算法基本上都是针对单处理器平台来设计的。提出一种多处理器平台上的传感器事务调度算法,算法通过合理地分配和调整事务实例执行所需处理器资源来保证数据的时态一致性约束,通过预先计算出全局重复调度序列来降低运行开销,给出了算法的可调度性分析。实验结果表明,该算法具有较高的调度成功率,其产生的更新负载也较低。

基于总线式、多处理器结构的交通路口控制系统设计

介绍了一种嵌入式综合的交通路口控制系统的设计。该路口控制系统采用总线式、多处理器结构,利用多个分布式处理器强大的处理能力,通过内部总线实现系统内部数据高速传递,最终能以一个综合的系统实现路口的全部控制要求。文中着重论述了系统模块化的总体结构设计,参考了工业控制计算机总线CompactPCI总线规范,采用了分布式多处理器结构设计,分析了系统采用这种设计的必要性、特点和优势。嵌入式路口控制系统能够实现单路口模糊控制、干线快速双向“绿波带”控制、区域控制等高级控制模式。

资源受限环境下的一种代码动态加载方法

由于受到资源限制,已有的实时嵌入式操作系统大多都不支持代码的动态加载,这极大地降低了嵌入式操作系统及其应用的灵活性、可配置性和可升级性。通过引入编译中的半链接技术来解决异地代码链接中的符号一致性问题,并设计了一种主机—目标端的动态加载协议,从而实现了适用于实时嵌入式操作系统的代码动态加载。该代码动态加载技术能在嵌入式系统内存容量受限的情况下支持新代码的动态加载,以嵌入式操作系统RTEMS为例,实际应用表明了该技术的有效性。

基于嵌入式技术的微型潜艇研制

提出了一套“无线遥测遥控GPS自动导航微型摄影潜艇”的解决方案。综合了多种学科、集成了多项嵌入式技术,最终实现了由岸上的计算机通过远程无线遥控遥测水下潜艇、借助GPS导航自动航行、遥测水体数据、并实时观测水下视频场景功能。

多处理器全局单调比率的可调度性分析

针对全局单调比率(RM)调度的多处理器系统中最高优先级任务数量少于处理器数量时,Bertogna等给出的最坏情况计算任务受到的干涉过于悲观,证明了任务受到最高优先级任务的干涉不会出现最坏情况,它受到非最高优先级任务干涉仍可能出现最坏情况。分析得出了任务受到最高优先级任务干涉的最大可能值,由此得到了一个更紧的可调度性判断条件。实验结果表明,提出的方法提高了判为可调度的任务集数量。

一种基于实时性考虑的对称多处理机任务调度策略的设计

针对机载设备强实时性的特点,设计了一种对称多处理机任务调度策略。重点需要解决的问题是:就绪队列的设计和任务的分配。同时考虑多机带来的任务绑定,cache有效利用等问题。为了实现良好的系统性能,采取多种技巧提高系统的实时性,利用线程代替进程提高程序的并行度,运用代码的可重入性实现内核数据的完整性。

基于BLACKFIN-DSP视频编码的系统优化与多核同步

描述了基于AD I公司的B LACKFIN系列高速DSP芯片实现的视频编解码系统,从系统框架和数据结构的角度介绍了如何对视频编解码系统进行构建和优化;阐述了多处理器在实际应用中的同步和通信问题。实验结果表明,该设计方案简洁有效地实时实现了H.263国际视频压缩标准。

基于多处理器实时调度策略的研究

多处理器系统中实时调度算法起着重要的作用。在结合了RMS和EDF调度算法的基础上提出了一种含阈值的多处理器实时任务调度策略,使任务能够在阈值范围内在各处理器上进行迁移,避免了部分处理器处于空闲,部分处理器过于繁忙导致任务被挂起的现象,保证了各处理器利用率的相对平衡。

多微通道内存系统设计方法

通过建立内存系统排队模型,分析了影响内存系统性能的原因——内存控制器的内存命令处理速度受访存请求页命中率、Bank级并行度和读写命令切换率的影响,进而提出了一种多微通道内存系统设计方法。用此方法多微通道内存控制器通过对内存颗粒进行细粒度控制,可以提高访存请求页命中率和Bank级并行度,隐藏数据总线读写切换延迟。该结构在提高内存系统带宽利用率的同时,缩短访存请求延迟,并提高内存功耗有效性。将多微通道内存控制器设计应用于多核处理器平台,充分分析各种宽度访存通道对应用程序性能的影响。实验结果表明,相比传统内存控制器设计方法,多微通道内存控制器将内存系统带宽提高了21.8%,访存延迟和功耗分别降低14.4%和26.2%。

多处理机系统中CACHE一致性问题的分析

分析多处理机系统中产生CACHE不一致性问题的原因,以及从处理机写信息到CACHE的两种策略:写回策略和写透策略,阐述解决多处理机CACHE不一致性问题的两种办法:监听CACHE协议和基于CACHE目录的协议,并举例SUN Enterprise多处理机结构模型.