چکیده

قابلیت اطمینان بالا ، انرژی مصرفی کم و بی درنگی اهداف سه گانه کلیدی در طراحی بخش مهمی از سیستم های نهفته ی بی درنگ و تحمل پذیر اشکال هستند. در سیستم های بحرانی – ایمن پاسخ نادرست می تواند موجب فاجعه برای محیط و از دست رفتن جان انسان ها شود . همچنین در سیستم های بی درنگ سخت ، معمولا محدودیت های زمانی سیستم حتی در حضور اشکال باید رعایت شود. استفاده از افزونگی سخت افزاری معمولا با افزایش قابل توجه مصرف انرژی همراه است که این می تواند کوجب کاهش طول عمر باتری در سیستم و یا بروز مشکل در رابطه با میزان انرژی ذخیره شده در سیستم های مبتنی بر برداشتگر انرژی گردد . استفاده از روش هایی همچون تنظیم ولتاژ /فرکانس پویا موجب کاهش مصرف انرژی در این سیستم ها می شود . روش های کاهش مصرف انرژی معمولا خود باعث حساسیت بیشتر سیستم به اشکال و کاهش قابلیت اطمینان آن می شوند. در این میان مصالحه ی اصلی بین مصرف انرژی و قابلیت اطمینان سیستم است. در این پژوهش یک روش مدیریت انرژی برای سیستم نهفته ی بی درنگی که محدودیت زمانی سخت دارد، ارائه شده است. در این سیستم از ترکیب افزونگی سخت افزاری رزرو آماده باش با یک روش زمانی به منظور تحمل پذیری اشکال استفاده شده است . روش پیشنهادی نسبت به یکی از آخرین پژوهش های انجام شده در این زمینه به طور قابل توجهی در مصرف انرژی بهتر عمل کرده است  در حالی که به مانند روش مورد مقایسه ، حفظ قابلیت اطمینان اصلی سیستم را تضمین می کند.

کلمات کلیدی: سیستم های نهفته ی تحمل پذیر اشکال 2- مدیریت انرژی مصرفی  3- فراغت پویا و ایستا

فهرست مطالب

فهرست جدول ها   د

فهرست شکل ها   ه

فصل اول:مقدمه 

مقدمه

در سیستم های بیدرنگ سخت، پاسخ مشکل دار و پاسخ تولید شده پس از موعد، هر دو به عنوان پاسخ نادرست در نظر گرفته میشوند [Cheng02] [KOpetZill] [StankOVic98]. در این سیستمها، پاسخ نادرست میتواند باعث ایجاد فاجعه برای سیستم و محیط اطراف شود [ ee07] [KoreIn07] [Polenda96] [WillialmS05]. بنابراین این سیستمها باید محدودیتهای زمانی را رعایت کرده [Li04] و همچنین به اندازهی کافی قابل اطمینان باشند [02 UnSal]. در بسیاری از موارد، سیستمهای نهفته ی بیدرنگ دارای ذخیره ی انرژی محدودی هستند [RoychOWdhury03] [UnSal03]. در سیستمهای بیدرنگ سخت از افزونگی سختافزاری به منظور افزایش قابلیت اطمینان استفاده می شود. از طرفی افزودن سختافزار اضافی، به طور قابل توجهی افزایش مصرف انرژی را برای سیستم به همراه دارد [Zhu04a . روش هایی که از افزونگی زمانی استفاده می کنند، از تکرار (بازیافت از اشکال ) برای تحمل پذیری اشکال بهره میبرند || IZOSimov06]. معمولاً روشهای زمانی دارای قابلیت اطمینان نسبتاً کمتری در مقابل روش های سختافزاری هستند [Ejlali12]. همچنین این روش ها در مقابل تحمل اشکال های دائمی ناتوان هستند. روش های زمانی در کاربردهای” با ذخیره ی انرژی کم که به قابلیت اطمینان بالایی نیاز ندارند، مورد استفاده قرار میگیرند. این روش ها برای کاربردهای با موعد محکم (کاربردهایی که فراغت نسبتاً کمی در اختیار دارند) مناسب نیستند زیرا در این موارد با احتمال بیشتری، در صورت بروز اشکالی، فراغت از زمان لازم برای بازیافت از اشکال و تکرار اجرای وظیفه کمتر است و ممکن است موجب نقض شدن موعد شود [Krishna93]. از نقطه نظر انرژی مصرفی، روشی های مبتنی بر افزونگی زمانی بسیار خوب عمل می کنند. تفاوت اصلی روشی های زمانی و روشی های سختافزاری در استفاده از منابع زمانی (فراغت) است [Hua00] در روشی های مدیریت انرژی مبتنی بر افزونگی سختافزاری، فراغت موجود در سیستم صرف تحمل پذیری اشکال نمیشود. درحالی که معمولا در روشهای زمانی، فراغت به طور مشترک هم برای کاهش مصرف انرژی و هم برای تحمل پذیری اشکال استفاده می شود [2 Zhu04b] [Ejlalil]. از این رو استفاده از روشهای زمانی در کاربردهای بحرانی-ایمن ” با موعد محکم، معقول نیست. در این کاربردها نیاز به روشهای قابل اطمینان تر است. روش های مدیریت انرژی مبتنی بر افزونگی سختافزاری انتخاب مناسبی برای این کاربردها هستند زیرا هم دارای قابلیت اطمینان نسبتاً بالایی هستند [Elmozahy02] و هم اینکه تحمل پذیری اشکال در آنها تقریباً مستقل از میزان فراغت موجود در سیستم می باشد Eilali12].ین برای کاربردهای با موعد محکم مناسب می باشند. همانطور که گفته شد تنها مشکلی روش های سختافزاری سربار انرژی است که افزودن سختافزار به این سیستمها را در پی دارد [KOren07 . به منظور مهار کردن مصرف انرژی روشهای سختافزاری، روش های مدیریت انرژی متفاوتی بکار میروند که این روش ها میتوانند برخط” و یا برون خط باشند.

سیستم رزرو آماده باش یک روش سختافزاری با دو پردازنده به نام های پردازنده ی اصلی و پردازندهی رزرو است [Pradhan86] [JohnSOn89]. در حالتی که خطا در پاسخ پردازنده ی اصلی کشف نشود، خروجی از پردازنده ی اصلی گرفته می شود و در حالتی که خطا در پاسخ پردازنده ی اصلی کشف شود، خروجی از پردازندهی رزرو گرفته می شود [Pradhan96]. دو نوع سیستم رزرو آماده باشی وجود دارد: رزرو آماده باشی گرم و رزرو آماده باش سرد. در رزرو آماده باش گرم همزمان با شروع اجرای وظیفه بر روی پردازنده اصلی، اجرای وظیفه ی پشتیبان” بر روی پردازنده ی رزرو نیز آغاز میشود [Johnson89 . رزرو آمادهباش گرم برای سیستمهایی که ذخیره ی انرژی محدود دارند، مناسب نیست زیرا انرژی مصرفی سیستم را تقریباً دو برابر می کند [Ejlali09]. در سیستم رزرو آماده باش سرد، اگر و تنها اگر اجرای وظیفه بر روی پردازندهی اصلی به اتمام رسیده باشد و همچنین فرآیند تشخیص خطا، خطا را در پاسخ پردازنده ی اصلی کشف کند، اجرای وظیفه بر روی پردازندهی رزرو آغاز می شود. رزرو آماده باش سرد از نقطه نظر انرژی مصرفی کاملاً مناسب است Pradhan96] Johnson89 تقریباً بدون افزایش انرژی مصرفی، قابلیت اطمینان سیستم رزرو آماده باش را فراهم می آورد اما باید در نظر داشت که به تعویق انداختن شروع اجرای وظیفه پشتیبان تا انتهای اجرای وظیفه بر روی پردازنده ی اصلی می تواند باعث نقض شدن موعد در یک سیستم بیدرنگ شود [Elali09]. بنابراین استفاده از رزرو آماده باش سرد در سیستم های بیدرنگ به خصوصی بیدرنگ سخت قابل قبول نیست. در این پژوهشی ما از سیستم رزرو آماده باشی استفاده می کنیم که نه رزرو آماده باش سرد است و نه رزرو آماده باش گرم. در این سیستم، شروع اجرای وظیفه بر روی پردازنده ی رزرو تا جایی که موعد نقض نشود، به تعویق انداخته می شود.این سیستم برای اولین بار در [Ejlali09] پیشنهاد شد و در [2 Ejlalil] نیز با اعمال تغییراتی بهبود داده شد. در این سیستم LESS نامیده شده است.ما در این پژوهشی، میزان تعویق در شروع اجرای وظیفه بر روی پردازنده ی رزرو نسبت به شروع اجرای وظیفه بر روی پردازنده اصلی را زمان تعویق می نامیم. در سیستم رزرو اماده باشی گرم زمان تعویق برابر با صفر و در رزرو LESS ملفدت زمان اجرای وظیفه بر روی پردازندهی اصلی است. در سیستم l اماده باش سرد این مقدار برابر زمان تعویق به گونهای انتخاب می شود که حتی در بدترین شرایط هم موعد نقض نشود.

سیستم ارائه شده در این پژوهش که ما آن را سیستم “CSST می نامیم، به صورت رزرو آماده باش با ویژگی تعویق در اجرای وظیفه ی پشتیبان می باشد. تحمل پذیری اشکال در سیستم CSST از طریق ترکیبی از افزونگی سختافزاری رزرو آماده باش با یک روش افزونگی زمانی تأمین می شود. در سیستم CSST ما از روشهای مدیریت انرژی تنظیم ولتاژ فرکانس پویا” در پردازنده ی اصلی و همچنین از مدیریت توان پویا” در پردازندهی رزرو استفاده کردهایم. مدل کاربرد در نظر گرفته شده، مدل کاربرد قاب -پایه می باشد. سهم اصلی این پژوهش در ارائه ی یک ایده ی اکتشافی کارآ از نقطه نظر انرژی مصرفی و همچنین به کارگیری یک روش مدیریت انرژی برخط برای کاربردهای بیدرنگ سخت میباشد. نتایج حاصل از ارزیابی نشان می دهد که سیستم ترکیبی CSST نه تنها قابلیت اطمینان حاصل از افزونگی سختافزاری را داراست بلکه از نقطه نظر انرژی مصرفی نیز بسیار بهتر از سیستم LESS عمل کرده و در بعضی از موارد به بهبود ۵۰ درصد نسبت به LESS دست مییابد.

در این پژوهش سربارهای ناشی از روش مدیریت انرژی برخط در مدل کاربرد لحاظ شده و تأثیر آن از نظر انرژی مصرفی نیز مورد بررسی قرار گرفته است.در ادامه، در فصل ۲ مفاهیم و تعاریف پایه ی سیستمهای نهفته، سیستمهای بیدرنگ و همچنین مدلهای کاربرد، انرژی مصرفی و تحمل پذیری اشکال ارائه شدهاند. در فصل ۳ تعدادی از کارهای مرتبط با زمینه ی تحقیقاتی این پژوهشی مورد بررسی قرار گرفته است. در ۰ چگونگی روش پیشنهادی را توضیح دادهایم و در فصل ۵ نتایج حاصل از شبیه سازی سیستم CSST را گردآوری کردهایم. فصل ۶ و فصل ۷ به ترتیب شامل مسیر آینده ی این پژوهش و نتیجه گیری کار انجام شده می باشند.

اجرای یک وظیفه ی بی درنگ برروی سیستم رزرو آماده باش با استفاده از سیاست تعویقی

اجرای یک وظیفه ی بی درنگ برروی سیستم رزرو آماده باش با استفاده از سیاست تعویقی

فصل دوم: آشنایی با مفاهیم پایه و مدل سیستم

ترکیبی از انواع وظایف است، اجرای صحیح همه ی وظایف سخت باید در ابتدا تضمین شود، اجرای وظایف محکم، در روند اجرای مجموعه ی وظایف نیز می تواند تضمین شود. در صورتی که اجرای وظیفه ی محکم تا قبل از موعد نتواند به اتمام برسد، وظیفه دور انداخته می شود. همچنین برای وظایف نرم، کمینه کردن زمان پاسخ کافی است. در بسیاری از موارد، کامپیوتر بیدرنگ درون سیستم نهفته شده است تا سیستم را کنترل کند. از این رو اغلب سیستمهای بیدرنگ، سیستم های نهفته هستند.

۳-۲ چالش ها

در راستای طراحی سیستمهای نهفته ی بیدرنگ در بسیاری از موارد با محدودیتهای قابلیت اطمینان، انرژی مصرفی و بیدرنگی مواجه هستیم. بر سر تصاحب منابع موجود در سیستم از جمله منابع زمانی بین محدودیتهای مذکور جدال وجود دارد. تغییر در هر یک از این شاخصی ها میتواند بر دیگری تأثیر گذارد. در ادامه این شاخصها تشریح می شوند.

۱-۳-۲ بیدرنگی

 در سیستمهای نهفته ی بیدرنگ سخت وظایف به گونه ای باید زمان بندی شوند که تضمین شود حتی در حالتی که وظایف زمان اجرای بدترین حالت خود را سپری کنند، موعد نقض نشود. به توانایی تضمین اتمام اجرای تمامی وظایف قبل از موعد، بیدرنگی گفته می شود. فراهم شدن بیدرنگی سیستم به ویژه در کاربردهای سخت بسیار مهم است. چون همانطور که ذکر شد، در کاربردهای سخت، گذر از موعد می تواند موجب فاجعه برای سیستم و یا محیط اطراف شود. در این سیستمها محدودیتهای زمانی سیستم حتی در حضور اشکال باید

2-3-2-قابلیت اطمینان

در سیستمهای نهفته ی بیدرنگ سخت، پاسخ نادرست میتواند باعث مرگ انسانها، زیان های مالی جبران ناپذیر و یا حتی وقوع فاجعه شود. از طرقی این سیستمها بیشتر در محیطهای خشن و غیر طبیعی استفاده میشوند [Zhang06 که سرشار از عوامل ایجاد اشکال های گذرا، دائمی و متواتر هستند [Eles08]، بنابراین تحمل پذیری اشکال در این سیستمها بسیار مهم است. در بسیاری از موارد با وقوع اشکال گذرا در یک وظیفه و ایجاد خرابی در آن وظیفه، اجرای مجدد وظیفه از سر گرفته میشود. این اجراهای مجدد در صورتی که فراغت به اندازهی کافی موجود نباشد، می تواند موجب نقض شدن موعد شود. که در این صورت بیدرنگی سیستم تضمین نمی شود. بنابراین برای تضمین نقض نشدن موعد نیز باید قابلیت اطمینان بالا باشد.

2-1 سیستم های نهفته   6

2-2 سیستم های بی درنگ   7

2-2-1 سیستم های بی درنگ سخت   8

2-2-2 سیستم های بی درنگ محکم   8

2-2-3 سیستم های بی درنگ نرم    9

2-3 چالش ها   10

2-3-1 بی درنگی   10

2-3-2 قابلیت اطمینان    11

2-3-3 انرژی مصرفی   11

2-4 روش های کاهش مصرف انرژی در سطح سیستم  12

2-4-1 مدیریت توان پویا   12

2-4-2 تنظیم ولتاژ/ فرکانس پویا    14

2-4-3 تنظیم وفقی ولتاژ بدنه   15

2-5 مدل سیستم های بی درنگ  16

2-5-1 مدل کاربرد   16

2-5-2 مدل توان مصرفی   19

2-5-3 مدل قابلیت اطمینان  21

2-6 تاثیر روش های کاهش مصرف انرژی بر روی قابلیت اطمینان   23

2-7 مدیریت انرژی بر خط   24

پارامترهای یک وظیفه ی بی درنگ

پارامترهای یک وظیفه ی بی درنگ

فصل سوم: مروری بر کارهای پیشین 

فصل ۳ مروری بر کارهای پیشین کارهای پیشین ارائه شده در زمینه ی تحقیقاتی این پژوهش را میتوان بر اساس نوع افزونگی که به منظور تحمل پذیری اشکال در آنها مورد استفاده قرار گرفته است، تقسیمبندی کرد. در ادامه این روش ها را با دسته بندی بر اساس نوع افزونگی تشریح خواهیم کرد.

۱-۳ روشهای مبتنی بر افزونگی

زمانی در روشی های مبتنی بر افزونگی زمانی، فراغت بین تحمل پذیری اشکال و کاهش مصرف انرژی به اشتراک گذاشته می شود. زیربنای کار این روش ها بر اساسی اجرای مجدد وظیفهی خراب است. در این روش ها به منظور تحمل پذیری اشکال باید تضمین شود، زمان لازم برای اجرای مجدد وظیفه ی خراب وجود دارد که این به نوبهای خود از میزان فراغت موجود میکاهد. از طرف دیگر با قید این تضمین، از فراغت باقیمانده به منظور کاهش مصرف انرژی استفاده می شود. این روشها به شدت وابسته به میزان فراغت موجود در سیستم هستند، که موجب میشود در کاربردهای بیدرنگ سخت استفاده از آنها با تأمل بیشتری انجام پذیرد زیرا در مواقعی که بار کاری بالاست و فراغت کمی در اختیار سیستم است، با وقوع اشکال فرصت کافی برای اجرای مجدد وظیفه وجود ندارد. در ادامه برخی از روشی های مبتنی بر افزونگی زمانی را مورد بررسی قرار گرفتهاند.

۳- ۳-۱ روش بازیابی مشترک برخط

از آنجا که زمان اجرای واقعی وظایف کمتر از زمان اجرای بدترین حالت آنهاست، در نتیجه در روند اجرای وظایف مقداری زمان، ناشی از اتمام زودهنگام اجرای وظایف تولید می شود که به آن فراغت پویا گفته می شود. از فراغت پویا نیز میتوان به منظور افزایش قابلیت اطمینان و یا کاهش مصرف انرژی استفاده کرد. در روش بازیابی شترک برخط از این فراغت های پویا بهره برده می شود. زیر بنای مدیریتی روش بازیابی مشترک برخط، همان الگوریتم بازیابی مشترک است با این تفاوت که الگوریتم مدیریتی آن برخط است. از مزایای دیگر روش بازیابی شترک برخط در مقایسه با نوع برون خط آن این است که در حین اجرای وظایف هرگاه وظیفه ای که به اندازه ی آن زمان بازیابی مشترک رزرو کردهایم، به اجرا در آمد، مقدار زمان بازیابی مشترک به مقدار جدید قابل به روز رسانی است. از این رو مقداری قراغت پویا نیز از این طریق بازپس گیری می شود چرا که زمان بازیابی مشترک جدید مسلماً کمتر از قبل خواهد بود

3-1 روش های مبتنی بر افزونگی زمانی  26

3-1-1 روش حریصانه   26

3-1-2 روش بازیابی مشترک   28

3-1-3 روش بازیابی مشترک بر خط   30

3-1-4 روش بازیابی مشترک تعمیم یافته   30

3-2 روش های مبتنی بر افزونگی سخت افزاری    31

3-2-1 روش رزرو آماده باش LESS   32

3-2-2 روش افزونگی سه پیمانه ای خوش بینانه   34

3-2-3روش سیستم دوتایی با تعداد نقاط وارسی بهینه   35

3-3 روش های مبتنی بر ترکیب افزونگی ها    38

3-3-1 روش ترکیبی افزونگی زمانی و افزونگی اطلاعات   38

تک پردازنده بدون مدیریت انرژی و رزرو آماده باش ارائه شده

تک پردازنده بدون مدیریت انرژی و رزرو آماده باش ارائه شده

فصل چهارم: روش پیشنهادی    

فصل ۴ روش پیشنهادی ما در این پژوهش با ارائه ی یک روش مدیریت انرژی برخط بر روی سیستم رزرو آماده باش سعی در کاهش مصرف انرژی این سیستم داشتیم. در سیستم جدید (CSST) ما یک روش ترکیبی از افزونگی زمانی و افزونگی سختافزاری پیشنهاد کردهایم. CSST در نگاه اول سعی بر کاهش میزان تعداد دفعات فعال و بیکار شدن پردازنده ی رزرو دارد، اما ارزیابی روش پیشنهادی نشان میدهد که الگوریتم CSST به شکل قابل ملاحظهای موجب حل مشکل حریصانه بودن تخصیص فراغت در الگوریتم LESS می شود و فراغت را به صورت عادلانه تری بین وظایف تقسیم میکند.در ادامه به تشریح سیستم CSST می پردازیم.

۳-۴ سیاست زمان بندی

وظایف در CSST ما در سیستم CSST زمان بندی برای اجرا وظایف ارائه ندادهایم بلکه فرضی کردهایم سیاست زمان بندی وظایف جدایی از سیستم CSST) باشد. الگوریتم CSST) تنها وظیفه ی مدیریت انرژی مجموعهای از وظایف قاب – پایه را بر عهده دارد که به صورت ایستا از قبل زمان بندی شدهاند. هرچند می توان نشان داد برای زمان بندی های پویا نیز CSST قابل کاربرد است. الگوریتم زمان بندی پویا به مانند الگوریتم CSST قبل از شروع اجرای هر وظیفه می تواند فراخوانده شود. این الگوریتم قبل از شروع اجرای الگوریتم CSST باید اجرا شود. سیاست زمان بندی پویا به صورت برخط مشخص می کند کدامیک از وظایف باید به اجرا درآید. پس از تعیین وظیفه ای که باید به اجرا در آید، الگوریتم CSST فراخوانده می شود تا مقادیر مناسب f و d را برای اجرای این وظیفه و وظیفهی پشتیبان ان به ترتیب بر روی پردازندههای اصلی و رزرو تعیین کند.

4-1 سیستم CSST    44

4-2 روش های مدیریت انرژی استفاده شده در پردازنده های اصلی و رزرو    46

4-3 سیاست زمان بندی وظایف در CSST     47

4-4 کشف اشکال در CSST     48

4-5 پردازنده ها در سیستم CSST   48

4-5-1 پردازنده ی اصلی    48

4-6 انواع فراغت ها   49

4-6-1 فراغت ایستا   49

4-6-2 فراغت پویا   50

4-6-3 فراغت موجود   61

4-6-4 پردازنده ی رزرو   55

4-7 دانه بندی وظایف    56

4-7-1 وظایف ریزدانه    57

4-7-2 وظایف درشت دانه   57

4-8 زمان بازیابی مشترک    58

4-9 انرژی مصرفی سیستم CSST    59

4-9-1 انرژی مصرفی پردازنده ی اصلی   60

4-9-2 انرژی مصرفی پردازنده ی رزرو     61

4-10 الگوریتم مدیریت انرژی CSST     64

4-11 نحوه ی اجرای الگوریتم CSST برای وظایف ریزدانه و درشت دانه   66

4-12 دلایل توجیهی برای مصرف کمتر روش CSST نسبت به روش LESS    69

4-12-1 جلوگیری تقریبی از مصرف بی اندازه ی فراغت توسط وظایف با زمان اجرای کوچک   69

4-12-2 جلوگیری از طولانی شدن بیش از اندازه ی وظایف   70

4-12-3 کاهش تعداد دفعات فعال و غیر فعال شدن پردازنده ی رزرو   70

حالت بدون مدیریت انرژی وقابلیت اطمینان کاربرد

حالت بدون مدیریت انرژی وقابلیت اطمینان کاربرد

فصل پنجم: ارزیابی روش پیشنهادی  

همان طور از شکل ۵-۲ مشخص است، با افزایش تعداد وظایف بهبود بیشتری در روش CSST نسبت به روش LESS شاهد هستیم. با افزایش تعداد وظایف، پراش زمان اجرای وظایف یک قاب کاهش مییابد. این بدان معنی است که اگر وظایف را بر حسب زمان اجرا مرتب کنیم آنگاه اختلاف زمان اجرای دو وظیفه ی مرتب شده ی متوالی کاهش مییابد. در نتیجه پدیده ی مصرف بیش از اندازه ی قراغت توسط یک وظیفه با زمان اجرای کوچک به شدت کاهش مییابد. از طرفی دیگر با افزایش تعداد وظایف احتمال نزدیک شدن فراغت موجود به زمان SBT افزایش مییابد که این نیز به نوبهی خود از مصرف بیش از اندازه ی فراغت توسط یک وظیفه بازمان اجرای کوچک جلوگیری می کند. همچنین باید در نظر داشت که با افزایش تعداد وظایف احتمال تعداد دفعات رخ دادن پدیده ی مصرف بیش از اندازه ی فراغت توسط یک وظیفه با زمان اجرای کوچک افزایش مییابد که خود دلیلی برای عملکرد بهتر روش CSST در تعداد وظایف زیاد است.

5-1 ارزیابی از دید انرژی مصرفی   72

5-1-1 دلایل توجیهی برای عملکرد بهتر روش CSST برای تعداد وظابف زیاد   77

5-2 ارزیابی از دید قابلیت اطمینان   77

روش افزونگی سه پیمانه ای خوش بینانه دربارکاری

روش افزونگی سه پیمانه ای خوش بینانه دربارکاری

فصل ششم: کارهای آتی   

۶- ۲ بررسی مسئله در حالت بهینه

ما در این پژوهش پس از انجام شبیه سازی ها و مشاهده ی بهبود قابل توجه الگوریتم CSST نسبت به الگوریتم LESS در پی آن برآمدیم تا الگوریتم اکتشافی پیشنهادی خود را در مقایسه با راه حل بهینه ی مسئله نیز مورد بررسی قرار دهیم. مادر کارهای آتی خود قصد مقایسه سیستم CSST با سیستمهای زیر را داریم:

-سیستم تک پردازندهای که در آن با قرضی دانستن زمان اجرای واقعی وظایف فرکانس های اجرایی به صورت بهینه انتخاب شده اند.

– سیستم دو پردازندهای که به صورت رزرو آماده باشی میباشد. از تکنیک تنظیم ولتاژ فرکانس پویا در پردازنده ی اصلی و از تکنیک مدیریت توان پویا در پردازنده ی رزرو استفاده شده است. همچنین از روش تعویقی در پردازنده ی رزرو استفاده میشود. در این سیستم نیز با فرضی علم به زمان اجرای واقعی وظایف فرکانس های اجرایی به صورت بهینه اجرا شده اند.

6-1 مدیریت بهتر در فعال و غیر فعال شدن پردازنده ی رزرو   79

6-2 بررسی مسئله در حالت بهینه   80

6-2-1 بهینگی تک پردازنده   80

6-2-2 بهینگی رزرو آماده باش تعویقی   82

6-3 افزایش تعداد زمان های باز یابی    84

6-4 پیشبرد مسئله به سوی نقاط وارسی   84

6-5 پیاده سازی الگوریتم پیشنهادی بر روی بورد سخت افزاری   85

شبیه سازی سیستم CSST با استفاده از شبیه ساز True Time

شبیه سازی سیستم CSST با استفاده از شبیه ساز True Time

فصل هفتم: نتیجه گیری  

امروزه کاربرد پردازندهها در زندگی بشری به صورت روز افزون در حال افزایش است. سیستم های نهفته با استفاده از پردازندهها این بخشی از نیازهای بشری را پاسخگو هستند. گستره ی وسیعی از سیستمهای نهفته از نوع بیدرنگند که باید پاسخ صحیح را تا قبل از موعد تولید کنند. در صورتی که موعد نقض شود، زندگی و حیات انسان، ممکن است به مخاطره افتد. به منظور افزایش قابلیت اطمینان این سیستمها از افزونگی سختافزاری استفاده می شود. از طرفی این سیستمهای نهفته ی بیدرنگ اغلب از نوع قابل حمل هستند که برای تأمین انرژی مورد نیاز خود از باتری استفاده می کنند. بین روش های کاهش مصرف انرژی و تحمل پذیری اشکال در سیستم های نهفته ی بیدرنگ مصالحه وجود دارد. سیستم رزرو آماده باشی ارائه شده در این پژوهشی به عنوان یک سیستم با افزونگی سختافزاری در مقابل یکی از بهترین و آخرین روشهای ارائه شده در این زمینه از نقطه نظر انرژی مصرفی، تا ۵۰ درصد بهتر عمل می کند در حالی که از نقطه نظر قابلیت اطمینان کمتر از آن نیست. روش ارائه شده در این پژوهشی مصالحه بین انرژی مصرفی و قابلیت اطمینان را بهتر از سیستم LESS رعایت کرده و از منابع زمانی موجود در سیستم بهتر بهره می برد.

منابع و مراجع   87

ضمیمه ا اثبات رابطه ی حد بالا برای زمان اجرای واقعی وظیفه   96

ضمیمه ب محاسبه ی مقدار مورد انتظار انرژی مصرفی پردازنده ی رزرو   97

ضمیمه ت واژه نامه انگلیسی به فارسی   99

ضمیمه ث واژه نامه فارسی به انگلیسی   101

فهرست جدول ها

جدول 3-1 گروههای توازن و بیت های توازن اختصاص یافته به آن ها   41

جدول 3-2 ترکیب های بیت های توازن برای کشف یک تک رخداد واژگونی   42


Abstract

Providing low-power fault tolerance is usually an important requirement in real-time embedded systems. A faulty result in safety-critical systems and a failure to meet a deadline in hard real-time systems can cause catastrophic consequences for the system or environment. Therefore, these systems must be highly reliable and meet real-time constraints. Slack time in time redundancy techniques (e.g. roll-back recovery) can be used to increase system reliability and to save energy. Time redundancy techniques are suitable from an energy consumption point of view but may not be sufficiently reliable for tight real-time constraints. In the condition of tight timing constraints, the hardware redundancy techniques can be used to provide reliability requirements. However, adding redundant hardware components can impose significant energy consumption to the system. Energy management methods can be used to restrain of excessive energy consumption of hardware redundancy techniques. There is an interesting trade-off between system reliability and energy consumption. In this thesis, we used a combination of standbysparing and time redundancy techniques to provide both high reliability and low energy consumption. For the system we also proposed an online energy management method to exploit available dynamic slack. We compared our proposed technique with one of the most recent online energy management methods on standby-sparing system. The results show that the proposed scheme provides much better energy saving while maintains the original system reliability

 Key words: 1- Embedded Systems, 2- On-line Energy Management, 3- Fault-Tolerant Real-TimeSystems, and 4-Dynamic and Static Slack Time.


تعداد صفحات فایل : 105

مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید