单处理器多外设实时系统全局能耗优化算法研究

在电池供电的实时嵌入式系统中,能耗是系统设计的一个重要研究问题.动态电压调度和动态电源管理是两种重要的节能技术.前者是动态改变处理器电压/频率,降低处理器能耗;而后者是动态调整片外设备的工作模式,减少片外设备能耗.目前只有少量研究把这两种技术综合在一起.本文研究支持这两种技术的嵌入式全系统实时任务节能调度问题.针对连续和离散处理器频率模型,论文分别提出高效的算法,通过计算系统运行的能耗最小处理器最优频率和设备最优空闲时间,来实现全系统综合节能的目的.实验模拟表明本文算法大大优于其他算法.     

基于随机服务决策网的云计算速度调节动态优化技术研究

通过在不同的状态下进行速度调节能够达到降低能耗的目的,研究了基于随机服务决策网模型的云计算速度动态优化的技术.这种模型将随机Petri网络和Markov决策过程模型结合在一起,从而能够动态调整速度调节策略和进行性能评估.同时这种模型是以服务为导向的,因此能够运用典型模式将复杂模型简化为具有较小状态空间的简单模型.这种模型能够描述复杂的系统行为和决策过程,仿真也表明了这种模型的有效性.     

针对离散电压处理器的动态电压调节策略

嵌入式系统设计者在以往设计过程中,通常只考虑到系统的稳定性、实时性等,但现在却面临着一个新的挑战降低系统的功耗.基于LP线性规划模型,针对具有离散工作电压模式的处理器提出了一种动态电压调节策略LPBVSP(LP based voltage scaling policy).LPBVSP能够根据工作负载的需求变化实现处理器...     

基于Windows CE系统的动态电压管理

基于Windows CE平台设计的动态电压管理框架提供了管理处理器运行状态的机制,其核心的电压管理驱动程序实现了对处理器运行频率的查询和设置等功能,为应用程序中实施动态电压调节优化策略提供了充分的支持,进一步降低了系统的能耗.     

开销敏感的多处理器最优节能实时调度算法

嵌入式多处理器系统的能耗问题变得日益重要,如何减少能耗同时满足实时约束成为多处理器系统节能实时调度中的一个重要问题.目前绝大多数研究基于关键速度降低处理器的频率以减少动态能耗,采用关闭处理器的方法减少静态能耗.虽然这种方法可以实现节能,但是不能保证最小化能耗.而现有最优的节能实时调度未考虑处理器状态切换的时间和能量开销,因此在切换开销不可忽视的实际平台中不再是最优的.文中针对具有独立动态电压频率调节和动态功耗管理功能的多处理器系统,考虑处理器切换开销,提出一种基于帧任务模型的最优节能实时调度算法.该算法根据关键速度来判断系统负载情况,确定具有最低能耗值的活跃处理器个数,然后根据状态切换开销来确定最优调度序列.该算法允许实时任务在处理器之间任意迁移,计算复杂度小,易于实现.数学分析证明了该算法的最优性.     

实时系统中混合任务集的动态电压调节算法

在实时嵌入式系统中,核心处理器的能耗占据整个能耗的相当大一部分.动态电压调节被看作是降低处理器能耗的关键技术,介绍实时系统和动态电压调节的基本概念,并在CMOS器件功耗理论和实时系统下任务调度理论的基础上,提出基于混合任务集的减慢因子DVS算法.     

高性能计算中处理器功耗特征的评测与分析

高性能计算系统的系统结构和应用模式与单机系统或商用机群服务器系统都有很大的不同,掌握功耗特征是提高能效的前提。本文将支撑功耗管理的低功耗技术分为动态资源休眠和动态速率调节两类,并就处理器的这两类机制在高性能计算中的应用进行评测,验证了功耗管理在高性能计算中的有效性,量化分析了处理器功耗特征,指出了当前管理方案的不足及改进设想,对进一步能耗优化有重要的指导意义。     

基于DPM和DVS的双效节能调度算法

对于电池供电系统,如何降低功耗已成为系统设计中的一个关键问题.通过对系统功耗组成及任务调度策略进行深入分析,提出一种动态电压调节(DVS)和动态功率管理(DPM)相结合的双效节能调节算法DVS-PM.DPM动态管理处理器及外围模块在工作模式和低功耗模式之间切换,DVS在保证系统实时性前提下,实现系统运行在功耗最低的最佳工作点,达到更好的节能效果.实验结果表明,该节能调度算法能大幅减少系统能量消耗,与不采用节能算法相比,节能55.4%.     

CTMDP基于随机平稳策略的仿真优化算法

基于Markov性能势理论和神经元动态规划(NDP)方法,研究一类连续时间Markov决 策过程(MDP)在随机平稳策略下的仿真优化问题,给出的算法是把一个连续时间过程转换成其 一致化Markov链,然后通过其单个样本轨道来估计平均代价性能指标关于策略参数的梯度,以 寻找次优策略,该方法适合于解决大状态空间系统的性能优化问题.并给出了一个受控Markov 过程的数值实例.     

动态电源管理超时策略与随机型策略的等效关系

为了建立动态电源管理不同类型策略优化之间的联系,研究了超时策略与随机型策略在性能与功耗均衡上的等效关系.构建了动态电源管理系统基于半Markov控制过程的随机分析模型,通过分析该系统的稳态行为,揭示了超时策略和随机型策略在性能与功耗均衡上的等效性,推导出这2种策略之间的等效关系式;证明了超时策略具有最优的动态电源管理效果,并使得2种类型策略的优化结果能够相互转换.最后通过无线通信节点动态电源管理的数值仿真验证了这种等效关系.     

基于混合任务的系统级低功耗实时调度算法及其在馈线远方终端中的应用

在保证实时性的前提下,研究了馈线远方终端的系统级低功耗设计方法．在馈线远方终端中采 用主从CPU 的硬件结构,对主CPU 进行任务划分和实时性分析;并结合动态电压调节技术,设计了基于混合 任务的静态、动态低功耗调度算法．仿真实验表明,该方法能够有效降低远方终端的功耗．     

嵌入式系统的动态功耗管理结构

近几年来功耗问题成为在嵌入式系统领域中普遍关注的热点问题。其中动态功耗管理便是一种重要的减少系统范围的能量的方式。在近年的处理机设计技术中引入了支持基于动态电压与频率缩放的功耗管理的系统,主要提出一种基于这种技术的动态功耗管理的层次体系结构,它是基于"策略"的一种抽象定义。最后文章还用一个实例说明该结构不但能很好地完成复杂系统的功耗管理功能,而且具有较好的可扩展性,并且可以大幅度地降低系统功耗。     

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。     

BUCBAT自适应动态电源管理策略

结合电池放电特性,提出一种自适应超时动态电源管理策略BUCBAT。基于电池放电过程中电压逐渐降低的特性,BUCBAT根据电池放电电压的大小动态调整超时阙值;采用两块电池以特定频率轮流供电,充分利用电池放电电压的自恢复特性。实验结果表明,与超时策略相比,BUCBAT动态电源管理策略在兼顾系统QoS性能的同时,能够合理地管理系统功耗,从而延长系统的可持续工作时间。     

基于加权HMM的车辆电源系统状态预测

针对车辆电源系统状态趋势问题,提出了一种加权隐马尔可夫模型的状态预测方法。通过建立电源系统的隐马尔可夫模型,利用加权预测思想对隐马尔可夫模型中隐状态序列进行预测,将最大概率隐状态利用观测概率密度计算出状态观测值。通过对电压调节脉宽信号的导通率进行预测,并与BP神经网络和自回归（AR）模型对相同序列的预测结果进行对比,结果表明该方法对系统的状态变化具有较好的预测能力。     

无线传感器网络异步任务集双效节能延迟调度算法研究

深亚微米技术的发展,使得漏电功耗在CMOS电路总功耗中所占比重日益增大,传统的传感器节点CPU节能研究主要针对动态功耗,其能耗估计和优化方法已凸显局限.针对此问题,提出动态电压调节(DVS)和动态功耗管理(DPM)相结合的双效节能延迟调度算法.从相对截止期小于等于周期的异步实时任务调度出发,结合DVS技术,综合考虑动态功耗和漏电功耗的影响,在满足任务实时性的前提下,选取每个任务的CPU执行速度,以降低总能耗,并通过任务的延迟调度对CPU空闲时段加以合并,采用DPM方法使CPU在空闲时段有选择性的进入低功耗状态,从而进一步降低漏电能耗.仿真实验验证了该算法的有效性.     

基于MA(q)模型的动态电源管理预测策略

基于MA(q)模型提出了一种新颖的PIF（predictive-issue-feedback）预测策略,该策略由MA(q)预测模块、CI控制模块、PF反馈模块三部分组成。实验结果表明,PIF策略具有稳定性,而且与其他预测性策略相比,该策略能够进一步降低系统的平均功耗。     

An Adaptive Wireless Power Sharing Control for Multiterminal HVDC

Power sharing among multiterminal high voltage direct current terminals (MT-HVDC) is mainly developed based on a priority or sequential manners, which uses to prevent the problem of overloading due to a predefined controller coefficient. Furthermore, fixed power sharing control also suffers from an inability to identify power availability at a rectification station. There is a need for a controller that ensures an efficient power sharing among the MT-HVDC terminals, prevents the possibility of overloading, and utilizes the available power sharing. A new adaptive wireless control for active power sharing among multiterminal (MT-HVDC) systems, including power availability and power management policy, is proposed in this paper. The proposed control strategy solves these issues and, this proposed controller strategy is a generic method that can be applied for unlimited number of converter stations. The rational of this proposed controller is to increase the system reliability by avoiding the necessity of fast communication links. The test system in this paper consists of four converter stations based on three phase-two AC voltage levels. The proposed control strategy for a multiterminal HVDC system is conducted in the power systems computer aided design/electromagnetic transient design and control (PSCAD/EMTDC) simulation environment. The simulation results significantly show the flexibility and usefulness of the proposed power sharing control provided by the new adaptive wireless method.     

基于滑模控制的独立光伏发电系统控制策略

针对独立运行的光伏发电系统,提出了基于滑模控制的最大功率跟踪(MPPT)策略;针对光伏微源输出功率随机性引起的逆变器输入侧直流母线电压波动,通过储能控制实现电压稳定;针对负载变化引起的系统输出电压波动,设计了系统输出电压电流双闭环控制器。通过MatLab/Simulink对提出控制策略进行了仿真验证。分析结果表明,所提出滑模控制策略可实现光伏电池的MPPT;储能控制策略可有效抑制光伏微源输出功率波动引起的直流母线电压波动;输出电压控制策略能稳定系统电压,确保安全可靠运行。