一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法

1.本发明涉及能耗优化技术领域，特别是涉及一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法。


背景技术：

2.在传统的混合关键系统中，低关键任务在高模式下会被直接丢弃，这会导致低关键任务的资源利用率非常低。非精确混合关键系统是一种新型实时系统，旨在同时支持多种关键性任务。相比之下，非精确混合关键系统可以在高模式下降级低关键任务，而不是直接丢弃它们，提高了资源利用率；在半透视非精确混合关键任务模型中，当高关键层次任务到达时，系统可以立即确定是否需要从低模式切换到高模式，因此可以更快地响应高关键层次任务，以提高系统的性能和能效。
3.混合关键系统在航空与汽车领域有着广泛应用，而在系统运行时如何满足系统的可靠性与安全性直接关系到人们的生命和财产安全。通过研究混合关键系统的可靠性，可以提高交通工具的稳定性和安全性，确保交通工具能够按照要求正常工作，避免故障和事故的发生。此外，目前大部分研究都是考虑如何提升系统的可靠性，很少有研究考虑到在满足可靠性与调度性条件下的系统的能源消耗问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，在满足系统可靠性与调度性的同时，通过改变任务的执行速度，降低系统的能耗。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，包括：
7.基于混合关键系统建立半透视动态优先级非精确混合关键任务模型；
8.基于半透视动态优先级非精确混合关键任务模型，计算满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量；
9.基于半透视动态优先级非精确混合关键任务模型，计算满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量；
10.根据满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量，计算低模式下处理器需求；
11.根据满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量，计算高模式下处理器需求；
12.根据所述低模式下处理器需求和所述高模式下处理器需求，确定混合关键系统所在系统的执行速度。
13.可选的，所述半透视动态优先级非精确混合关键任务模型包括：
14.单处理器上考虑限制截止期限的非精确混合关键周期任务集：γ＝{τ1,τ2,
…
,τn}；
15.其中，τ1表示第1个混合关键周期任务；τ2表示第2个混合关键周期任务；τn表示第n个混合关键周期任务；{ti,ξi,di,ci}表示混合关键周期任务τi对应的四元组；其中，ti表示
混合关键周期任务τi的周期；ξi表示混合关键周期任务τi的关键层次，ξi＝{lo,hi}，ξi＝lo表示混合关键周期任务的关键层次为低关键层次；ξi＝hi表示混合关键周期任务的关键层次为高关键层次任务；di表示混合关键周期任务τi的相对截止期限，di≤ti；ci表示混合关键周期任务在不同模式下的最坏执行时间；ci(lo)表示混合关键周期任务在低模式的最坏执行时间；ci(hi)表示混合关键周期任务在高模式的最坏执行时间；
16.若混合关键周期任务为低关键层次任务，则ci(lo)≥ci(hi)；
17.若混合关键周期任务为高关键层次任务，则ci(lo)≤ci(hi)。
18.可选的，利用如下公式确定满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量：
[0019][0020]
其中，(ri(si))表示任务τi以si为执行速度时的可靠性；λ(si)表示以速度si执行的平均瞬时故障率；λ0表示在速度s
max
＝1下的平均瞬时故障率；d为常数；s
min
表示处理器最小速度；ki表示任务τi在超周期内的个数；l
max
表示非精确混合关键周期任务集γ的超周期，表示满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量；为组合数；为组合数；表示任务级别的可靠性约束。
[0021]
可选的，利用如下公式确定满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量：
[0022][0023]
其中，(ri(1))表示任务τi以最大执行速度1为执行速度时的可靠性；以最大执行速度1为执行速度时的可靠性；表示满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量。
[0024]
可选的，
[0025]
所述低模式下处理器需求为满足可靠性需求低模式下的恢复任务在低模式下以速度si执行时的最大单任务处理器需求之和；
[0026]
任务τi在低模式下以速度si执行时的最大单任务处理器需求为：
[0027][0028]
其中，表示在时间间隔ts内任务τi释放的最大的作业量；ts表示发生模式转换的时刻；ci(lo)表示任务τi在低模式的最坏执行时间；ti表示任务τi的周期。
[0029]
可选的，
[0030]
所述高模式下处理器需求为满足可靠性需求高模式下的恢复任务在高模式下以
速度si执行时的最大单任务处理器需求之和；
[0031]
任务τi在高模式下以速度s
max
执行时的最大单任务处理器需求为：
[0032][0033]
其中，表示高模式下在截止期限内完成的作业的数量；dbf(ji)表示过渡作业ji最大的处理器需求；ii表示任务τi最近释放作业与ts之间的间隔；ai表示任务τi在ts之前释放的最后一个作业；ci(lo)表示任务τi在低模式的最坏执行时间；di表示任务τi的截止期限；ti表示任务τi的周期；ts表示发生模式转换的时刻；ci(hi)表示任务τi在高模式的最坏执行时间。
[0034]
可选的，根据所述低模式下处理器需求和所述高模式下处理器需求，确定混合关键系统所在系统的执行速度，包括：
[0035]
构建无可靠性约束任务集；
[0036]
确定低模式下以最早截止期限优先策略调度取得最小归一化能耗的节能速度；
[0037]
初始化无可靠性约束任务集中所有任务的执行速度si＝s
max
，计算出无可靠性约束任务集的超周期；
[0038]
根据执行速度下是否满足系统可靠性与调度性准则，确定混合关键系统所在系统的执行速度。
[0039]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0040]
本发明提供的一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，包括：基于混合关键系统建立半透视动态优先级非精确混合关键任务模型；基于半透视动态优先级非精确混合关键任务模型，计算满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量；基于半透视动态优先级非精确混合关键任务模型，计算满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量；根据满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量，计算低模式下处理器需求；根据满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量，计算高模式下处理器需求；根据低模式下处理器需求和高模式下处理器需求，确定混合关键系统所在系统的执行速度。本发明能够在满足系统可靠性与调度性的同时，通过改变任务的执行速度，降低系统的能耗。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]
图1为本发明实施例1动态优先级可靠性感知能耗优化方法流程图；
[0043]
图2为本发明实施例1动态优先级可靠性感知能耗优化方法原理图；
[0044]
图3为本发明实施例1实验结果对比图。
具体实施方式
[0045]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]
本发明的目的是提供一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，在满足系统可靠性与调度性的同时，通过改变任务的执行速度，降低系统的能耗。
[0047]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0048]
实施例1
[0049]
如图1和图2所示，本实施例提供了一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，包括：
[0050]
步骤101:基于混合关键系统建立半透视动态优先级非精确混合关键任务模型。
[0051]
步骤102:基于半透视动态优先级非精确混合关键任务模型，计算满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量。
[0052]
步骤103:基于半透视动态优先级非精确混合关键任务模型，计算满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量。
[0053]
步骤104:根据满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量，计算低模式下处理器需求。
[0054]
步骤105:根据满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量，计算高模式下处理器需求。
[0055]
步骤106:根据低模式下处理器需求和高模式下处理器需求，确定混合关键系统所在系统的执行速度；混合关键系统所在系统为汽车或飞机。
[0056]
所述半透视动态优先级非精确混合关键任务模型包括：
[0057]
单处理器上考虑限制截止期限的非精确混合关键周期任务集：γ＝{τ1,τ2,
…
,τn}。
[0058]
其中，τ1表示第1个混合关键周期任务；τ2表示第2个混合关键周期任务；τn表示第n个混合关键周期任务；{ti,ξi,di,ci}表示混合关键周期任务τi对应的四元组；其中，ti表示混合关键周期任务τi的周期；ξi表示混合关键周期任务τi的关键层次，ξi＝{lo,hi}，ξi＝lo表示混合关键周期任务的关键层次为低关键层次；ξi＝hi表示混合关键周期任务的关键层次为高关键层次任务；di表示混合关键周期任务τi的相对截止期限，di≤ti；ci表示混合关键周期任务在不同模式下的最坏执行时间；ci(lo)表示混合关键周期任务在低模式的最坏执行时间；ci(hi)表示混合关键周期任务在高模式的最坏执行时间。
[0059]
若混合关键周期任务为低关键层次任务，则ci(lo)≥ci(hi)。
[0060]
若混合关键周期任务为高关键层次任务，则ci(lo)≤ci(hi)。
[0061]
具体的，利用如下公式确定满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量：
[0062]
[0063]
其中，(ri(si))表示任务τi以si为执行速度时的可靠性；λ(si)表示以速度si执行的平均瞬时故障率；λ0表示在速度s
max
＝1下的平均瞬时故障率；d为常数；s
min
表示处理器最小速度；ki表示任务τi在超周期内的个数；l
max
表示非精确混合关键周期任务集γ的超周期，表示满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量；为组合数；为组合数；表示任务级别的可靠性约束。
[0064]
利用如下公式确定满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量：
[0065][0066]
其中，(ri(1))表示任务τi以最大执行速度1为执行速度时的可靠性；以最大执行速度1为执行速度时的可靠性；表示满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量。
[0067]
所述低模式下处理器需求为满足可靠性需求低模式下的恢复任务在低模式下以速度si执行时的最大单任务处理器需求之和。
[0068]
任务τi在低模式下以速度si执行时的最大单任务处理器需求为：
[0069][0070]
其中，表示在时间间隔ts内任务τi释放的最大的作业量；ts表示发生模式转换的时刻；ci(lo)表示任务τi在低模式的最坏执行时间；ti表示任务τi的周期。
[0071]
所述高模式下处理器需求为满足可靠性需求高模式下的恢复任务在高模式下以速度si执行时的最大单任务处理器需求之和。
[0072]
任务τi在高模式下以速度s
max
执行时的最大单任务处理器需求为：
[0073][0074]
其中，表示高模式下在截止期限内完成的作业的数量；dbf(ji)表示过渡作业ji最大的处理器需求；ii表示任务τi最近释放作业与ts之间的间隔；ai表示任务τi在ts之前释放的最后一个作业；ci(lo)表示任务τi在低模式的最坏执行时间；di表示任务τi的截止期限；ti表示任务τi的周期；ts表示发生模式转换的时刻；ci(hi)表示任务τi在高模式的最坏执行时间。
[0075]
步骤106，包括：
[0076]
构建无可靠性约束任务集。
[0077]
确定低模式下以最早截止期限优先策略调度取得最小归一化能耗的节能速度。
[0078]
初始化无可靠性约束任务集中所有任务的执行速度si＝s
max
，计算出无可靠性约束任务集的超周期。
[0079]
根据执行速度下是否满足系统可靠性与调度性准则，确定混合关键系统所在系统的执行速度。
[0080]
本发明的技术方案是：
[0081]
建立半透视动态优先级非精确混合关键任务模型；
[0082]
计算满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量和高模式下的恢复任务数量
[0083]
根据和计算低模式的处理器需求和高模式的处理器需求
[0084]
寻找满足系统可靠性与调度性准则的统一速度；
[0085]
如果找不到该统一速度，根据单位时间节能效益指标来选择任务，改变其执行速度，直到不可改变为止。
[0086]
建立半透视动态优先级非精确混合关键任务模型，包括：
[0087]
半透视动态优先级非精确混合关键任务模型中，当高关键层次任务到达时，系统可以立即确定是否需要从低模式切换到高模式，因此可以更快地响应高关键层次任务，提高系统的响应时间和可靠性。
[0088]
传统的混合关键系统将低关键层次任务在高模式下丢弃，而非精确混合关键系统是将低关键层次任务在高模式下进行降级处理，只是执行时间小于其在低模式下的执行时间。
[0089]
在单处理器上考虑限制截止期限的非精确混合关键周期任务γ＝{τ1,τ2,
…
,τn}，这些任务由四元组{ti,ξi,di,ci}组成。其中ti表示混合关键周期任务τi的周期；ξi表示混合关键周期任务τi的关键层次，ξi表示为ξi＝{lo,hi}，当混合关键周期任务的关键层次为低关键层次时，表示为ξi＝lo；当混合关键周期任务的关键层次为高关键层次任务时，表示为ξi＝hi；di表示混合关键周期任务τi的相对截止期限，限制截止期限的非精确混合关键系统的相对截止期限小于等于周期，即di≤ti；ci表示混合关键周期任务在不同模式下的最坏执行时间；ci(lo)表示混合关键周期任务在低模式的最坏执行时间；ci(hi)表示混合关键周期任务在高模式的最坏执行时间；如果混合关键周期任务为低关键层次任务，则ci(lo)≥ci(hi)；如果混合关键周期任务为高关键层次任务，则ci(lo)≤ci(hi)，采用动态优先级策略来调度任务，即任务的优先级在执行过程中会发生改变。
[0090]
所述计算满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量和高模式下的恢复任务数量具体包括：
[0091]
任务τi在低模式下以速度si执行，在满足任务可靠性约束的条件下，恢复任务数量由下式确定：
[0092][0093]
其中，l
max
指任务集γ的超周期，ki表示任务τi在超周期内的个数；si表示任务τi的执行速度；表示作业级别的可靠性；表示以速度si执行的平均瞬时故障率；λ0表示在速度s
max
＝1下的平均瞬时故障率；d是与系统无关的一个常数；s
min
表示处理器最小速度；ci表示不同模式下的最坏执行时间；表示当故障发生时，恢复任务数量；表示组合数；表示任务级别的可靠性约束。
[0094]
任务τi在高模式下以速度s
max
＝1执行，在满足任务可靠性约束的条件下，恢复任务数量由下式确定：
[0095][0096]
其中，l
max
指任务集γ的超周期ki表示任务τi在超周期内的个数；表示以速度s
max
＝1执行的作业级别的可靠性；λ0表示在速度s
max
＝1下的平均瞬时故障率；表示当故障发生时，恢复任务数量；表示任务级别的可靠性约束。
[0097]
所述根据和计算低模式的处理器需求和高模式的处理器需求包括：
[0098]
任务τi在低模式下以速度si执行，最大的处理器需求dbf
lo
(τi,ts,si)由下式确定：
[0099][0100]
其中，表示在时间间隔ts内任务τi释放的最大的作业量；ts表示发生模式转换的时刻；表示当故障发生时，恢复任务数量；ci(lo)表示任务τi在低模式的最坏执行时间；ti表示任务τi的周期。
[0101]
过渡作业为到达时间在转换时间ts之前，且在发生模式时作业并没有完成。过渡作业在模式转换ts之前以速度si在低模式下完成部分执行，在ts时刻对作业进行故障检测，如果检测到作业失败，则重新执行，否则剩余部分将继续执行，过渡作业ji最大的处理器需求dbf(ji)由下式确定：
[0102][0103]
其中，表示任务τi最近释放作业与ts之间的间隔；表示任务τi在ts之前释放的最后一个作业；ci(lo)表示任务τi在低模式的最坏执行时间；di表示任务τi的截止期限。
[0104]
任务τi在高模式下以速度s
max
执行，最大的处理器需求dbf
hi
(τi,ts,l)由下式确定：
[0105][0106]
其中，表示高模式下在截止期限内完成的作业的数量；表示在高模式下当故障发生时，恢复任务数量；dbf(ji)表示过渡作业ji最大的处理器需求；ci(hi)表示任务τi在高模式的最坏执行时间。
[0107]
根据系统可靠性与调度性准则，在低模式下，系统的转换为ts时，任务集最大的处理器需求都不能超过ts，更具体的系统在低模式下需满足下式：
[0108][0109]
系统在高模式下，对于给定的时间间隔任务集最大的处理器需求都不能超过l-ts，更具体的系统在高模式下需满足下式：
[0110][0111]
因此，若任务集γ满足公式1、2和公式6、7则说明此任务集满足系统可靠性与调度性准则。
[0112]
所述寻找满足系统可靠性与调度性准则的统一速度，包括：
[0113]
给定一个无可靠性约束的任务集，该任务集在低模式下以最早截止期限优先策略调度取得最小归一化能耗的节能速度s
lo
由下式确定：
[0114]slo
＝max{s
crit
,u
lo
}
ꢀꢀ
(8)
[0115]
其中s
crit
为系统的关键速度，为任务集在低模式下的总利用率。
[0116]
初始化任务集中所有任务的执行速度si＝s
max
，计算出任务集的超周期；判断在该速度下是否满足系统可靠性与调度性准则，不满足则返回失败；如果满足，则根据处理器离散速度表从与s
lo
最接近的执行速度开始逐步变大统一改变所有任务的执行速度，如果能够找到这个统一速度则返回成功。
[0117]
所述如果找不到该统一速度，根据单位时间节能效益指标来选择任务，改变其执行速度，直到不可改变为止；包括：
[0118]
一个任务τi的执行速度从sj变到s
j+1
时，单位时间内增加的节能效益e(τi,sj,s
j+1
)由下式确定：
[0119][0120]
其中，p
ind
是处理器速度无关的功耗；c
ef
是与系统相关的常数；
[0121]
选择任务集中节能效益e(τi,sj,s
j+1
)最大的任务对其按照处理器离散速度表从与s
lo
最接近的执行速度逐步变大，剩余任务仍按照原来的速度执行，如果改变后的任务集满足可靠性与调度性准则，则继续改变下一个单位时间节能效益最大的任务的执行速度；依次改变直到改变某个任务的执行速度不满足可靠性与调度性准则，则该任务仍保持原来的速度执行。
[0122]
参见图1所示，本发明的一种动态优先级半透视可靠性感知能耗优化方法，包括如下步骤：
[0123]
步骤1：建立半透视动态优先级非精确混合关键任务模型。
[0124]
步骤2：计算满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量和高模式下的恢复任务数量
[0125]
步骤3：根据和计算低模式的处理器需求和高模式的处理器需求
[0126]
步骤4：寻找满足系统可靠性与调度性准则的统一速度。
[0127]
步骤5：如果找不到该统一速度，根据单位时间节能效益指标来选择任务，改变其执行速度，直到不可改变为止。
[0128]
一个任务τi的执行速度从sj变到s
j+1
时，单位时间内增加的节能效益e(τi,sj,s
j+1
)由下式确定：
[0129][0130]
其中，l
max
指任务集γ的超周期ki表示任务τi在超周期内的个数；p
ind
是处理器速度无关的功耗；c
ef
是与系统相关的常数；
[0131]
选择任务集中节能效益e(τi,sj,s
j+1
)最大的任务对其按照处理器离散速度表从与s
lo
最接近的执行速度到1改变其执行速度，剩余任务仍按照原来的速度执行，如果改变后的任务集满足可靠性与调度性准则，则继续改变下一个单位时间节能效益最大的任务的执行速度；依次改变直到改变某个任务的执行速度不满足可靠性与调度性准则，则该任务仍保
持原来的速度执行。
[0132]
非精确混合关键任务集γ归一化能耗计算公式如下：
[0133][0134]
其中，n为混合关键任务个数，p
ind
是处理器速度无关的功耗，本实施例p
ind
＝0.01；c
ef
是与系统相关的常数，本实施例中c
ef
＝1；si是每个任务的执行速度；m为常数，本实施例中m＝3；ci是不同模式下的最坏执行时间；ti为任务τi的周期。
[0135]
如图3，本实施例中，仿真时间采用超周期，每个任务集包含10个任务，低关键层次任务占任务集总数的50％，任务的周期从{10,20,40,50,100,200,400,500,1000}内随机选取，考察低模式下平均每个处理器的利用率对能耗的影响；通过实验比较三种方法，第一，suf方法，选择最小利用率的任务来进行改变其执行速度，即选择最小的当多个任务利用率相同时，选择最小的ci(lo)；第二，hsfa方法,选择单位资源需求的最大节能任务来扩展处理器速度,即选择单位资源需求的最大节能任务改变其执行速度；第三，本发明方法。每次仿真实验随机产生1000个任务集，实验结果取平均值；实验结果表明本发明方法相比suf方法节约了32.8％的归一化能耗，相比hsfa方法节约了27.1％的归一化能耗。
[0136]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0137]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，其特征在于，包括：基于混合关键系统建立半透视动态优先级非精确混合关键任务模型；基于半透视动态优先级非精确混合关键任务模型，计算满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量；基于半透视动态优先级非精确混合关键任务模型，计算满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量；根据满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量，计算低模式下处理器需求；根据满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量，计算高模式下处理器需求；根据所述低模式下处理器需求和所述高模式下处理器需求，确定混合关键系统所在系统的执行速度。2.根据权利要求1所述的一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，其特征在于，所述半透视动态优先级非精确混合关键任务模型包括：单处理器上考虑限制截止期限的非精确混合关键周期任务集：γ＝{τ1,τ2,
…
,τ
n
}；其中，τ1表示第1个混合关键周期任务；τ2表示第2个混合关键周期任务；τ
n
表示第n个混合关键周期任务；{t
i
,ξ
i
,d
i
,c
i
}表示混合关键周期任务τ
i
对应的四元组；其中，t
i
表示混合关键周期任务τ
i
的周期；ξ
i
表示混合关键周期任务τ
i
的关键层次，ξ
i
＝{lo,hi}，ξ
i
＝lo表示混合关键周期任务的关键层次为低关键层次；ξ
i
＝hi表示混合关键周期任务的关键层次为高关键层次任务；d
i
表示混合关键周期任务τi的相对截止期限，d
i
≤t
i
；c
i
表示混合关键周期任务在不同模式下的最坏执行时间；c
i
(lo)表示混合关键周期任务在低模式的最坏执行时间；c
i
(hi)表示混合关键周期任务在高模式的最坏执行时间；若混合关键周期任务为低关键层次任务，则c
i
(lo)≥c
i
(hi)；若混合关键周期任务为高关键层次任务，则c
i
(lo)≤c
i
(hi)。3.根据权利要求2所述的一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，其特征在于，利用如下公式确定满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量：其中，(r
i
(s
i
))表示任务τ
i
以s
i
为执行速度时的可靠性；λ(s
i
)表示以速度s
i
执行的平均瞬时故障率；λ0表示在速度s
max
＝1下的平均瞬时故障率；d为常数；s
min
表示处理器最小速度；k
i
表示任务τ
i
在超周期内的个数；l
max
表示非精确混合关键周期任务集γ的超周期，表示满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量；为组合数；为组合数；表示任务级别的可靠性约束。4.根据权利要求3所述的一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，其特征在于，利用如下公式确定满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量：
其中，(r
i
(1))表示任务τ
i
以最大执行速度1为执行速度时的可靠性；以最大执行速度1为执行速度时的可靠性；表示满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量。5.根据权利要求4所述的一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，其特征在于，所述低模式下处理器需求为满足可靠性需求低模式下的恢复任务在低模式下以速度s
i
执行时的最大单任务处理器需求之和；任务τ
i
在低模式下以速度s
i
执行时的最大单任务处理器需求为：其中，表示在时间间隔t
s
内任务τ
i
释放的最大的作业量；t
s
表示发生模式转换的时刻；c
i
(lo)表示任务τ
i
在低模式的最坏执行时间；t
i
表示任务τ
i
的周期。6.根据权利要求5所述的一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，其特征在于，所述高模式下处理器需求为满足可靠性需求高模式下的恢复任务在高模式下以速度s
i
执行时的最大单任务处理器需求之和；任务τ
i
在高模式下以速度s
max
执行时的最大单任务处理器需求为：其中，表示高模式下在截止期限内完成的作业的数量；dbf(j
i
)表示过渡作业j
i
最大的处理器需求；i
i
表示任务τ
i
最近释放作业与t
s
之间的间隔；a
i
表示任务τ
i
在t
s
之前释放的最后一个作业；c
i
(lo)表示任务τ
i
在低模式的最坏执行时间；d
i
表示任务τ
i
的截止期限；t
i
表示任务τ
i
的周期；t
s
表示发生模式转换的时刻；c
i
(hi)表示任务τ
i
在高模式的最坏执行时间。7.根据权利要求5所述的一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，其特征在于，根据所述低模式下处理器需求和所述高模式下处理器需求，确定混合关键系统所在系统的执行速度，包括：构建无可靠性约束任务集；确定低模式下以最早截止期限优先策略调度取得最小归一化能耗的节能速度；初始化无可靠性约束任务集中所有任务的执行速度s
i
＝s
max
，计算出无可靠性约束任务集的超周期；根据执行速度下是否满足系统可靠性与调度性准则，确定混合关键系统所在系统的执行速度。

技术总结
本发明提供的一种动态优先级可靠性感知能耗优化方法，涉及能耗优化技术领域。方法包括：基于混合关键系统建立半透视动态优先级非精确混合关键任务模型；基于半透视动态优先级非精确混合关键任务模型，计算满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量和满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量；根据满足可靠性需求低模式下的恢复任务数量，计算低模式下处理器需求；根据满足可靠性需求高模式下的恢复任务数量，计算高模式下处理器需求；根据低模式下处理器需求和高模式下处理器需求，确定混合关键系统所在系统的执行速度。本发明能够在满足系统可靠性与调度性的同时，通过改变任务的执行速度，降低系统的能耗。降低系统的能耗。降低系统的能耗。


技术研发人员：张忆文 马金鹏 郑辉
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：2023.07.26
技术公布日：2023/10/11