一种新的基于动态电压调整的单任务调度方法

合理运用动态电压调整技术可以有效降低实时任务运行所需的能耗.提出了一种新的单任务DVS调度方法,针对程序的平均执行信息,并结合参数化动态预测策略,合理设置电压/频率调整点.实验结果表明,该方法能够充分利用动态松弛时间,有效控制调整开销,实现较高的能耗优化率.     

实时低能耗动态调度的编译支持技术研究

面向实时低能耗调度中对任务的剩余最大周期数的运行时预估需求，全面分析基本块间相关性（尤其是值依赖约束）对程序执行路径的影响，提出了一种自适应预估代码的高效生成方法，并给出了权衡预估精度和开铺的优化实现技术。     

面向OpenMP的能耗优化技术

本文研究了基于OpenMP执行模式的功耗优化技术,面向结点具有动态电压调整能力的并行系统提出了基于OpenMP fork／join执行模式的电压调整和扩展障碍同步两种低功耗优化技术及其实现方法;建立了一个能量消耗分析模型。模拟分析显示,本文提出的功耗优化技术能有效地减少并行系统运行OpenMP程序时的能量消耗。     

软件流水的低功耗编译技术研究

对具有可动态独立调整运行频率/电压的多功能部件配置结构M,基于全局调度的循环依赖关系,使用ILP形式化框架,研究了对给定循环L进行动态频率/电压调整的低功耗软件流水调度的编译优化技术.提出了一种合理而有效的低功耗最优化软件流水调度方法,使其在运行时保持性能不变而消耗的功耗/能量最小.     

一种基于电压岛的NoC低能耗路由算法

针对基于电压频率岛的片上网络路由算法通信能耗高的问题,提出一种确定性路由算法.应用遗传算法综合考虑电压岛的电压和频率对能耗与延迟的影响,在满足时延约束的条件下得到能耗较低的确定性路由路径,降低通信能耗.通过对遗传算法罚函数的改进,减少通信热点.实验结果表明,与已有算法相比,该算法以少量的硬件开销为代价,可得到通信能耗和通信热点两方面的优化.     

嵌入式系统中的动态电压调节策略仿真研究

移动式嵌入式系统一般由电池供电,针对高效地利用有限的能量是需要解决的供电问题.分析了现有的动态电压调节策略存在的不足,结合电池放电特性,提出了一种基于电池模型的动态电压调节策略,根据Petri网理论,建立了新的系统能耗模型,并进行了仿真实验.仿真结果分析表明,在满足系统性能的前提下,策略可以使系统能耗最小化的最优频率序列,能很好地降低嵌入式系统能量消耗.为嵌入式系统低功耗策略的研究和应用提供了参考.     

面向对象的软件设计技术

本文介绍了面向对象的相关概念和特性,以及对面向对象软件开发与设计进行了相关分析,探讨了面向对象软件开发技术的主要内容,其包括面向对象的需求分析技术、面向对象的系统设计技术、面向对象的程序设计技术和面向对象的测试技术.     

VLSI行为层的多电压低功耗调度研究

分析了VLSI的功耗模型,综述了多电压低功耗优化调度技术,通过对已有优化调度技术的评估,表明利用多电压调度技术能够有效地降低电路功耗,同时指出行为层的多电压综合设计会带来的一些负面影响,如物理布局等问题,针对该问题提出了一种行为层综合方案--调度分区一法,最后提出了VLSI行为层综合设计研究的新方向.     

可变电压源在热导检测器中的应用

在可变电压源电路中,通过传感器上的电流恒定,改变桥路中支路电阻比值大小,能够一定程度上提高热导检测器(TCD)的灵敏度。同时还分析了可变电压源在铼钨丝与热敏电阻(NTC)作为传感器上的应用,在铼钨丝(130Ω)作为传感器实验中,其它条件相同时,通过铼钨丝上电流分别在20mA、40mA、60mA的比较,发现桥路输出信号与铼钨丝上通过电流的3.5次方成比例。在热敏电阻(NTC)作为传感器实验中,选择材料常数β值大的热敏电阻作为传感器,有利于提高桥路的信号输出。     

EPTS:一种实时动态电压调整的抢占阈值调度器

低功耗目前已成为嵌入式实时系统设计中非常重要的性能需求。动态电压调度DVS机制通过动态调整处理器电压进而有效降低系统功耗,正在逐渐得到广泛应用。抢占阈值调度策略实现双优先级系统,每个任务具有两个优先级,任务优先级被用于任务之间竞争处理器,而抢占阈值作为任务开始运行后实际使用的优先级,从而减少现场切换次数,降低系统功耗,同时也提高整个任务集合的可调度性。本文提出一种在线节能调度算法EPTS,拓展抢占阈值调度模型,在任务执行过程中动态调节处理器电压,力求在保证任务集合可调度性的前提下尽可能减少系统功耗,提高系统性能。而后在AMDAthlon4处理器和RT-Linux平台上实现了EPTS调度器,实验证明对于实际任务集合能够有效节能,提高了处理器的利用率,改善了RT-Linux的实时性能。     

电池特性驱动的变电压任务调度

研究了变电压任务调度技术在电池能效优化领域中的应用,通过全面分析与电池能效相关的非线性特性,提出启发式的电池非线性特性驱动的变电压任务调度算法．该算法能有效地利用系统空闲时间优化电池放电电流分布,从而提高电池能效,降低目标任务执行消耗的能量．实验结果表明,该算法能够将执行目标任务消耗的能量降低30％以上,同时降低系统峰值功耗和平均功耗．     

一种基于程序段的动态电压缩放算法

动态电压缩放技术是一种能有效优化处理器能耗的方法,它允许处理器在运行时动态地改变其时钟频率和供电电压.针对处理器提出了一种基于程序段的动态电压缩放算法PBVSA,该算法使用建立在指令工作集签名基础上的程序段监测状态机来判断程序段是否发生变化,并作出CPU电压和频率调整决定,在程序段内,通过计算该段的频率缩放因子β(片外工作时间与片上工作时间的比例关系)来设定CPU的电压和频率,在sim-panalyzer模拟器上完成了算法的实现,通过对Mibench测试程序集的测试表明:该算法平均降低了处理器29%的能耗,而性能损失平均为5.3%.     

能量受限的软件预取优化问题

在移动设备和嵌入式设备中,能量的供给是十分有限的,它受限于能量供给设备的容量和节电能力的大小.在能量受限的环境下,电池所提供的能量不足以使系统达到最优的性能目标.因此,提出了一种能量受限环境下最优化预取性能的方法.该方法通过软件控制的手段,能在有限的能量供给条件下达到最优的性能.该方法是基于动态频率可调的CPU和存储器的.根据CPU和存储器的忙闲情况,通过插入频率调节指令,指导调节CPU和存储器的频率,使得预取优化的两个性能指标(一是时间,二是处理器收益)在一定的能量约束条件下达到最优.对该问题建立了详细的模型及模拟环境,并通过一组以数组访问为主的测试程序验证了该方法的有效性.模拟结果表明,该方法对能量受限预取优化问题是有效的.     

基于语法树的实时动态电压调节低功耗算法

动态电压调节是一种有效的低功耗技术.使用这种技术,编译器指导的动态电压调节能够有效地降低系统功耗.提出了基于语言语法树的实时动态电压调节低功耗算法.该算法在静态程序最差时间分析方法的辅助下,通过在程序内部自动插入电压调节代码来实现电压调节.在RTLPower(real-time low-power)实时低功耗系统上完成了算法的实现,对嵌入式测试,程序集的初步测试证明该算法最大可节省50%的能量消耗.     

优化能耗的可变电压禁忌任务调度算法

能耗是影响异构式并行和分布式系统性能的一个重要因素,动态电压缩放(DVS)技术通过将处理器降低到不同频率来达到有效地节约能耗的目标。通常DVS技术包含任务调度及空闲时间片分配两阶段。当前绝大部分研究均针对时间片分配阶段,而在此考虑的是任务分配与空闲时间片间的关系。为了降低异构分布式系统的能耗,提出了一个利用禁忌(Tabu)策略进行调度的DVS算法。此算法首先调度用有向无环图(DAG)表示的任务集到处理器上,再应用禁忌策略来改进它,通过禁止任务再调度到特定处理器,从而增加时间片,分配阶段可用的空闲时间片达到进一步减少能耗的目标。仿真结果表明,本算法能有效地减少计算机系统的能耗。     

面向总线翻转编码的低能耗指令调度方法

能耗是设计嵌入式系统不可忽视的一个重要方面.针对嵌入式设备主要能耗来源之一的总线能耗,提出了一种基于总线翻转编码的低功耗指令调度方法.该方法以程序执行频度的profile信息为指导,利用数据随机性增强算法调度指令,获得适应总线翻转编码的指令序列,既减少总线翻转次数,又获得较为平衡的总线使用率,最终达到节约能耗的目的.以MiBench测试用例集为基准进行的对比实验可以看出,该方法能够有效地减少总线翻转次数.相对于未编码优化的arm-linux-gcc的指令序列,平均优化率可达到26%左右.相对于VSI+BI方法,平均优化率也能达到10%以上.     

嵌入式软件体系结构级能耗建模方法

从软件体系结构层面出发,假设体系结构级软件特征量与嵌入式软件能耗之间存在非线性函数关系(线性函数关系可被认为是一种特殊的非线性函数关系),并以此假设为基础,提出了一种利用BP神经网络在体系结构级估算软件能耗的模型,能耗模型对5个体系结构级软件特征量进行度量,使用BP神经网络拟合出软件特征量与嵌入式软件能耗的非线性函数关系,并通过实验验证了模型的有效性和假设的合理性.     

动态电压调节技术在高性能计算领域的能效研究

功耗问题是未来高性能计算机系统性能提高面临的最突出问题之一,本文调查典型的低功耗技术动态电压调节应用于高性能计算机系统的有效性。建立了动态电压调节技术在高性能计算领域的能耗模型,提出了程序运行时钟能耗和真实能耗的概念。在三种典型的计算机系统上,使用智能功率仪表测试使用动态电压调节技术后的系统能耗,说明了动态电压调节技术在高性能计算领域节能降耗的有效性。