一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法
【专利摘要】本发明涉及实时系统领域任务的实时调度，具体的说是一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法。本发明在任务集调度之前，计算任务Ti的优化检查点的数量OCi，两个检查点之间的间距Fi，以及插入检查点后任务集的利用率Utot；计算出任务在离线状态下的运行速度Stemp；计算任务Ti在Stemp下的执行时间，根据最早截止期限优先原则对任务集进行排序；当某个任务完成时，回收该任务的空闲时间STH(Ti,t)，利用该空闲时间STH(Ti,t)计算出该任务的运行速度S。采用本发明方法，充分利用系统的空闲时间，降低处理器的运行速度，比现有的容错低功耗调度算法节约0～47.66%的能耗。即使任务在执行过程发生错误，通过检查点机制仍然能够正确的恢复执行，因此提高了系统的可靠性。
【专利说明】一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及实时系统领域任务的实时调度，具体的说是一种适用于数控系统的容 错低功耗调度方法。
【背景技术】
[0002] 随着制造工艺的日益精密，集成电路规模的飞速发展，系统的功耗急剧上升。高功 耗带来的高温会导致系统发生故障的可能性增加，降低整个系统的可靠性。数控系统是一 种硬实时系统，不仅要确保任务的实时性、可靠性，而且要降低系统的能耗。
[0003] 系统的可靠性可以通过容错技术解决。容错可以通过在线检测错误，检查点和回 卷恢复实现。每个检查点都保存系统的状态，当发生错误时，任务从最近的检查点恢复执 行。利用动态电压调节（DVS)技术降低系统的能耗。DVS技术是在保证任务不错过截止期 限的情况下，利用空闲时间调节处理器的运行速度。
[0004] 现有的容错低功耗调度算法通过利用检查点技术实现容错，并且在满足系统实时 性的前提下，通过回收系统的空闲时间，利用空闲时间调节处理器的运行速度，以降低系统 能耗；但其只利用任务的静态空闲时间节能，忽略了任务的动态空闲时间。
【发明内容】
[0005] 针对现有容错低功耗调度算法的不足之处，本发明提出了一种适用于数控系统的 容错低功耗调度方法，该方法能够有效地利用系统的空闲时间，降低系统的能耗。
[0006] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种适用于数控系统的容错低功耗 调度方法，包括以下步骤：
[0007] 任务集调度之前，计算任务凡的优化检查点的数量OQ，两个检查点之间的间距 Fp以及插入检查点后任务集的利用率U t(rt ;
[0008] 计算出任务在离线状态下的运行速度StMp ;
[0009] 计算任务凡在St"p下的执行时间，根据最早截止期限优先原则对任务集进行排 序；
[0010] 当某个任务完成时，回收该任务的空闲时间SlHCTi，t)，利用该空闲时间SlHCTi，t) 计算出该任务的运行速度S。
[0011] 所述任务Ti的优化检查点的数量OCi的计算方法为：
【权利要求】
1. 一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法，其特征在于，包括w下步骤： 任务集调度之前，计算任务Ti的优化检查点的数量0。，两个检查点之间的间距W 及插入检查点后任务集的利用率UtM ; 计算出任务在离线状态下的运行速度St,mp ; 计算任务Ti在St,mp下的执行时间，根据最早截止期限优先原则对任务集进行排序； 当某个任务完成时，回收该任务的空闲时间STh(T。t)，利用该空闲时间STh(T。t)计算 出该任务的运行速度S。
2. 根据权利要求1所述的一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法，其特征在于， 所述任务Ti的优化检查点的数量0。的计算方法为： 〇( = (5^-1 i ('、 其中，ki为任务Ti能够容忍错误的数量，。为任务Ti的最坏情况下的执行时间，C,为 检查点的开销。
3. 根据权利要求1所述的一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法，其特征在于， 所述两个检查点之间的间距。的计算方法为： F = 心' OC： +1 其中，。为任务Ti的最坏情况下的执行时间，0。为任务Ti的优化检查点的数量。
4. 根据权利要求1所述的一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法，其特征在于， 所述插入检查点后任务集的利用率UtM的计算方法为：
AC 其中Pi为任务Ti的周期，任务的响应时间A +5^ + 2作、，ki为任 务Ti能够容忍错误的数量，。为任务Ti的最坏情况下的执行时间，(；为检查点的开销，0。 为任务Ti的优化检查点的数量。
5. 根据权利要求1所述的一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法，其特征在于， 所述任务在离线状态下的运行速度St,mp的计算方法为：
其中，。为任务Ti的最坏情况下的执行时间，(；为检查点的开销，0。为优化检查点的 数量，n为任务的数量，。为两个检查点之间的间距，k为任务发生错误的数量。
6. 根据权利要求1所述的一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法，其特征在于， 所述任务Ti在St,mp下的执行时间为： 。temp 其中，。为任务Ti的最坏情况下的执行时间，St,mp为任务在离线状态下的运行速度。
7. 根据权利要求1所述的一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法，其特征在于，
所述最早截止期限优先原则为：截止期限越短，优先级越高，当任务Ti的截止期限相同时， 早到达的任务Ti优先级高；当任务Ti的截止期限和到达时间均相同时，任务Ti系列的下标 i小的有更高的优先级。
8. 根据权利要求1所述的一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法，其特征在于， 所述任务的空闲时间STh(T。t)的计算方法为：
其中，巧0"(〇为任务Tk在时刻t的剩余执行时间，HP(T。t)是优先级比任务Ti高并且 在时刻t已经完成执行的任务集合。
9. 根据权利要求1所述的一种适用于数控系统的容错低功耗调度方法，其特征在于， 所述任务的运行速度S的计算方法为：
其中，巧?为任务Ti剩余的最坏情况下的执行时间，STh化，t)为任务的空闲时间，当 S〉Stcmp时，S=Stcmp ;当S<Scw时，S=Scw，其中Sew为处理器的关键速度；当任务Ti发生错误， 设置它的运行速度S=1.0。
【文档编号】G06F11/07GK104424017SQ201310369755
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】郭锐锋, 张忆文, 王鸿亮, 段立明 申请人:中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司