利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202211011246X
申请人: 重庆大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种实时处理器系统可靠性最大化方法,其特征在于,包括:步骤S1,构建待调度任务集,所述待调度任务集中的任务顺序排列;

步骤S2,基于时间约束、实时剩余能耗预算、实时松弛时间和每个任务的最大可利用能量依次为每个任务分配最佳起始执行速度,执行速度为执行所述任务的处理器频率;基于任务分配的最佳起始执行速度回收能量和松弛时间;对待调度任务集中的任务分配最佳起始执行速度过程如下:步骤1,初始化,设置总能耗预算 设置每个任务的截止完成时间,实时松弛时间Spn初始化为0,实时剩余能耗预算Ebudget初始化为步骤2,设n表示待调度任务集中任务个数,依次为待调度任务集ψ中n个任务分配最佳起始执行速度,如对第i个任务分配最佳起始执行速度的过程为:获取当前的实时松弛时间Spn和第i个任务的最大频率执行周期数WETi,若Spn≥WETi,则执行步骤21,否则执行步骤22;所述i为任务索引,i为正整数;

步骤21包括:

步骤211,将第i个任务的起始执行速度fl(i)的初始值设为第一初始执行速度为:fl(i)_1=WETi/Spn;

计算第i个任务的最大可利用能量limitEi:

当i=1时, Ei'(fI(i'))表示第i'个任务以最低执行速度fI(i')执行的能耗;

当i≥2时, 其中, 表示第i个任务之前的任务

完全执行所消耗的最大能量,E(pn,j)表示第j个任务完全执行所消耗的最大能量,Pind(j)表示第j个任务的频率无关动态功耗,Cef表示有效开关电容系数;fj表示第j个任务分配的最佳起始执行速度,WETj表示第j个任务的最大频率执行周期数,SETj表示第j个任务已分配的起始执行时间; 表示第j个任务频率相关动态功耗,λ(fj)表示第j个任务在执行过程中的瞬态故障发生率;

步骤212,计算第i个任务以起始执行速度fl(i)执行消耗的实际能耗El(i),表示第i个任务频率相关

动态功耗,Pind(i)表示第i个任务的频率无关动态功耗;SETi表示第i个任务分配的起始执行时间;λ(fi)表示第i个任务在执行过程中的瞬态故障发生率;

令AEi=El(i),AEi表示第i个任务在分配的最佳起始执行速度下实际执行能耗;

计算当第i个任务以速度fl(i)执行时的无故障概率Ri(fi);

计算第i个任务分配最佳起始执行速度为fl(i)后的实际执行消耗时间AETi=WETi/fl(i);

步骤213,若El(i)≤limitEi,则令fl(i)=fl(i)+0.01,返回继续执行步骤212,若El(i)>limitEi,则结束,输出最后一次满足迭代条件El(i)≤limitEi的fl(i)对应的AEi、Ri(fi)、AETi;

步骤22包括:

步骤221,计算第i个任务的最低执行速度fI(i),将第i个任务的起始执行速度fl(i)的初始值设为最低执行速度fI(i);

计算第i个任务的最大可利用能量limitEi:

当i=1时,

当i≥2时, 其中,

步骤222,计算第i个任务以起始执行速度fl(i)执行消耗的实际能耗El(i),令AEi=El(i);

计算当第i个任务以速度fl(i)执行时的无故障概率Ri(fi);

计算第i个任务分配最佳起始执行速度为fl(i)后的实际执行消耗时间AETi=WETi/fl(i);

步骤223,若El(i)≤limitEi,则令fl(i)=fl(i)+0.01,返回继续执行步骤212,若El(i)>limitEi,则结束,输出最后一次满足迭代条件El(i)≤limitEi的fl(i)对应的AEi、Ri(fi)、AETi;

步骤23,回收能量:Ebudget=Ebudget'+limitEi‑AEi,Ebudget'表示回收前的实时剩余能耗预算;回收松弛时间:Spn=Spn'+(Di‑AETi),Spn'表示回收前的实时松弛时间;

步骤S3,基于待调度任务集中任务分配的最佳起始执行速度计算系统的无故障可靠性概率。

2.如权利要求1所述的实时处理器系统可靠性最大化方法,其特征在于,在第i个任务分配最佳起始执行速度后,按照如下公式回收能量:Ebudget=Ebudget'+limitEi‑AEi;

其中,Ebudget表示回收后的实时剩余能耗预算,Ebudget'表示回收前的实时剩余能耗预算,limitEi表示第i个任务的最大可利用能量,AEi表示第i个任务在分配的最佳起始执行速度下实际执行能耗;

和/或,在第i个任务分配最佳起始执行速度后,按照如下公式回收实时松弛时间:Spn=Spn'+(Di‑AETi);

其中,Spn表示回收后的实时松弛时间,Spn'表示回收前的实时松弛时间,Di表示第i个任务的截止完成时间,AETi表示第i个任务分配最佳起始执行速度后的实际执行消耗时间,所述i为任务索引,i为正整数。

3.如权利要求1或2所述的实时处理器系统可靠性最大化方法,其特征在于,所述步骤S2中,对于第i个任务分配最佳起始执行速度的过程包括:若第i个任务的最大频率执行周期数小于等于实时松弛时间,为第i个任务分配第一初始执行速度,若第i个任务的最大频率执行周期数大于实时松弛时间,为第i个任务分配第二初始执行速度;第一初始执行速度基于任务的最大频率执行周期数和实时松弛时间计算获得;第二初始执行速度为任务的最低执行速度;

以第一初始执行速度或第二初始执行速度为初始值不断迭代增大起始执行速度,将满足迭代条件的最大起始执行速度作为第i个任务的最佳起始执行速度,所述迭代条件为第i个任务在当前起始执行速度下的能耗小于等于其最大可利用能量;

所述i为任务索引,i为正整数。

4.如权利要求3所述的实时处理器系统可靠性最大化方法,所述第一初始执行速度为:fl(i)_1=WETi/Spn,其中,WETi表示第i个任务的最大频率执行周期数,Spn表示实时松弛时间。

5.如权利要求3所述的实时处理器系统可靠性最大化方法,其特征在于,第i个任务的最低执行速度获取过程为:计算最佳节能频率 其中,m表示动态功耗索引值,m≠1,β表示功耗系数,Cef表示有效开关电容系数;

若 则第i个任务的最低执行速度为fI(i)=fe,若 则第i个任务的最低执行速度为 其中,WETi表示第i个任务的最大频率执行周期数;Di表示第i个任务的截止完成时间。

6.如权利要求3所述的实时处理器系统可靠性最大化方法,其特征在于,获取第i个任务的最大可利用能量limitEi过程包括:当i=1时, 其中, 表示总能耗预算,n表示待调度任务集中任务个数,Ei'(fI(i'))表示第i'个任务以最低执行速度fI(i')执行的能耗;

当i≥2时, 其中, 表示第i个任务之前的任务

完全执行所消耗的最大能量,E(pn,j)表示第j个任务完全执行所消耗的最大能量;

若第i个任务的最大频率执行周期数小于等于实时松弛时间,则第i个任务之前的任务分配了故障恢复时间,若第i个任务的最大频率执行周期数大于实时松弛时间,则第i个任务之前的任务没有分配故障恢复时间,其中,Pind(j)表示第j个任务的频率无关动态功耗,Cef表示有效开关电容系数,fj表示第j个任务分配的最佳起始执行速度,WETj表示第j个任务的最大频率执行周期数,SETj表示第j个任务已分配的起始执行时间; 表示第j个任务频率相关动态功耗,λ(fj)表示第j个任务在执行过程中的瞬态故障发生率, λ0表示最大处理器频下的平均故障率,d表示故障率对电压和频率缩放的敏感性的测量常数,fmin表示最小处理器频率。

7.如权利要求1或2或4或5或6所述的实时处理器系统可靠性最大化方法,其特征在于,在所述步骤S3中,系统的无故障可靠性率为:其中,Ri(fi)表示第i个任务分配最佳起始执行速度fi后的无故障执行概率, 表示第i个任务在最大处理器频率下的无

故障执行概率;SETi表示第i个任务分配的起始执行时间;λ(fi)表示第i个任务在执行过程中的瞬态故障发生率, λ0表示最大处理器频下的平均故障率,d表示故障率对电压和频率缩放的敏感性的测量常数,fmin表示最小处理器频率。

8.如权利要求7所述的实时处理器系统可靠性最大化方法,其特征在于,所述待调度任务集存储于任务公共链表中,待调度任务集中任务按照最大频率执行周期数从小到大的顺序排列。

9.如权利要求1或2或4或5或6或8所述的实时处理器系统可靠性最大化方法,其特征在于,还包括如下步骤:将任务集中任务分配的最佳起始执行速度和系统的无故障可靠性概率上链保存在区块链中。

10.一种实时处理器系统,其特征在于,包括至少两个处理器,按照权利要求1‑9之一所述的实时处理器系统可靠性最大化方法为处理器分配最佳起始执行速度和获取系统的无故障可靠性率。