دانشگاه صنعتی اصفهان

دانشکده برق و کامپیوتر

پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی کامپیوتر- معماری کامپیوتر 

عنوان:

زمانبندی وظایف در سیستم­های تعبیه ­شده بی­­درنگ برداشتگر انرژی با هدف کاهش نرخ خطای سررسید و افزایش کارایی انرژی مصرفی

استاد راهنما:

دکتر محمد علی منتظری

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب:

چکیده. ………………………….1

فصل اول: توصیف مسئله

1-1 مقدمه……………………….. 2

1-2 ساختار پایان نامه……………………….. 4

فصل دوم : مفاهیم اولیه

2-1 مقدمه……………………….. 6

2-2 سیستمهای تعبیه شده……………………….. 6

2-3 سیستم بی درنگ…………………………… 8

2-4 زمانبندی وظایف………………………….. 9

2-4-1 انواع زمانبندی………………………… 9

2-5 تعاریف اولیه……………………….. 10

2-6 الگوریتمهای زمانبندی اولیه……………………….. 12

2-6-1 الگوریتم زمانبندی نزدیکترین سررسید اول (EDF)………………………..

2-6-2 الگوریتم زمانبندی نرخ یکنواخت (RMS)………………………..

2-7 برداشت انرژی محیطی………………………… 14

2-7-1 اجزای سیستم تعبیه شده مبتنی بر برداشت انرژی…………… 15

2-7-2 انواع سیستم برداشتگر انرژی………………………… 16

2-8 مدیریت توان در سیستمهای تعبیه شده……………………….. 19

2-9 نتیجه گیری………………………… 20

فصل سوم : بررسی منابع و کارهای انجام شده

3-1 مقدمه……………………….. 21

3-2 الگوریتمهای زمانبندی سیستم تعبیه شده بدون برداشتگر انرژی……… 22

3-2-1 الگوریتم زمانبندی MILP وLEDF…………………………

3-3 عوامل مشترک در زمانبندی سیستمهای بیدرنگ برداشتگر انرژی………. 24

3-4 الگوریتمهای زمانبندی سیستم تعبیه شده مبتنی بر برداشتگر انرژی……. 25

3-4-1 روش زمانبندی LSA………………………….

3-4-2 روش زمانبندی EA-DVFS…………………………

3-4-3 روش زمانبندی AS-DVFS…………………………

3-4-4 روش زمانبندی LM-APM…………………………..

3-4-5 روش زمانبندی HA-DVFS…………………………

3-4-6   الگوریتم انتخاب فرکانس باتوجه به وضعیت سیستم………………. 48

3-5 نتیجه گیری………………………… 54

فصل چهارم : الگوریتم پیشنهادی

4-1 مقدمه……………………….. 55

4-2 ذخیره ساز انرژی………………………… 56

4-2-1 مزایای ابرخازن در برابر باطری با قابلیت شارژ مجدد……….. 56

4-2-2 معایب ابرخازن در برابر باطری با قابلیت شارژ مجدد……….. 57

4-3 مدل سیستم………………………… 61

4-3-1 مدل برداشتگر انرژی………………………… 61

4-3-2 مدل پردازنده……………………….. 61

4-3-3 مدل ذخیره ساز انرژی………………………… 62

4-3-4 مدل وظیفه……………………….. 63

4-4 الگوریتم زمانبندی بیدرنگ…………………………… 63

4-4-1 انتخاب بازه زمانی………………………… 65

4-4-2 محاسبه انرژی مورد نیاز برای اجرای وظایف موجود در بازه…….. 65

4-4-3 محاسبه موجودیت انرژی………………………… 664-5 نتیجه گیری………………………… 74

فصل پنجم : شبیه سازی و نتیجه گیری

5-1 مقدمه……………………….. 75

5-2 تنظیمات اولیه……………………….. 75

5-3 مقایسه نرخ خطای سررسید………………………… 78

5-4 کمترین ظرفیت ذخیره سازی برای داشتن نرخ خطای سررسید صفر………. 85

5-5 سودمندی انرژی………………………… 87

5-6 نرخ خطای سررسید در حالت عدم وجود واحد ذخیره ساز انرژی…………. 89

5-7 : بررسی سربار زمانبندی………………………… 89

5-8 نتیجه گیری………………………… 90

5-9 پیشنهادات…………………………. 91

مراجع………………………… 92

چکیده:

با رشد و توسعه تکنولوژی در زندگی بشر، نیاز به رشد و توسعه سیستم­های تعبیه­شده که بخش عمده­ای از سیستم­های دیجیتال را شامل می­شوند هم بیشتر می­شود.ازجمله مشخصه­های اصلی یک سیستم تعبیه شده، بی­درنگ بودن و مصرف انرژی مناسب می­باشد بعلاوه اجرای یک برنامه شامل وظایف مختلفی است که هرکدام منابع خاص خود را از سیستم می­طلبند حال اگر این منابع در زمان مناسب در اختیار وظایف قرار نگیرد، سیستم نمی­تواند بازده و کارایی مناسبی داشته باشد بنابراین وجود یک زمانبند مناسب برای چنین سیستم­هایی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. محدودیت مصرف انرژی در سیستم­های تعبیه شده، بسیار حائز اهمیت است این اهمیت از آنجا ناشی می­شود که بسیاری از این سیستم­ها، مبتنی بر باطری هستند و اغلب مواقع امکان شارژ مجدد باطری وجود ندارد و درصورت اتمام انرژی موجود در باطری، سیستم از کار خواهد افتاد در چنین مواقعی استفاده از برداشتگرهای انرژی می­تواند راهکار مناسبی برای غلبه بر محدودیت انرژی سیستم باشد. الگوریتم­های زمانبندی زیادی در زمینه بی­درنگ بودن و بهبود مصرف انرژی ارائه شده است اما هرکدام دارای محدودیت­ها و نواقصی می­باشند در اغلب مطالعات انجام شده از باطری ایده آل بعنوان منبع انرژی که مقدار معین انرژی را در یک ولتاژ خروجی ثابت، ذخیره یا پخش می­کند استفاده شده است و از تاثیر ضریب شارژ/دشارژ باطری در میزان انرژی منتقل شده، صرف­نظر شده است لیکن این امر همیشه صحیح نیست و طراحی بر مبنای این مدل ساده و حداقل کردن میانگین مصرف انرژی لزوما منجر به بهینه شدن طول عمر باطری نمی­شود. در این راستا در این پایان نامه روشی را برای زمانبندی سیستم­های تعبیه شده مبتنی بر برداشت انرژی و باطری غیرایده­آل با هدف بهبود انرژی مصرفی درحین اجرای بی­درنگ وظایف سیستم و کاهش نرخ خطای سررسید مجموعه وظایف، پیشنهاد می­دهیم در این روش با انتخاب بازه مناسب برای برداشت انرژی از محیط، به بررسی موجودیت انرژی سیستم و میزان انرژی مورد نیاز برای اجرای بی­درنگ وظایف در آن بازه پرداخته و با توجه به پارامترهای موجود، انرژی مورد نیاز برای اجرای وظیفه و سطح فرکانس مناسب برای پردازنده را اختصاص می­دهیم. نتایج حاصل از شبیه­سازی نشان می­دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش­های موجود، نرخ خطای سررسید را کمتر می­کند همچنین در روش پیشنهادی، تعداد دفعات رجوع به باطری کمتر شده که در نتیجه باعث اتلاف کمتر انرژی حاصل از شارژ/دشارژ باطری و افزایش طول عمر آن و در نهایت افزایش طول عمر سیستم می­شود.

فصل اول: توصیف مسأله

1-1- مقدمه

در سالهای اخیر با رشد و توسعه کامپیوترها در همه جنبه­های زندگی بشر و افزایش نیازهای روزمره و گسترش برنامه‌های کاربردی[1]، نیاز به طراحی و توسعه سیستم­های تعبیه­شده[2] بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. سیستم‌های تعبیه‌شده، ابزارهای محاسباتی هستند که درون بخش عظیمی از محصولات و کاربردهای روزمره جاسازی شده­اند. سیستم­های پردازش اطلاعات در تجهیزات ارتباط از راه دور، سیستم­های حمل و نقل، تلفن همراه، اسباب بازی، دوربین و… مثال­هایی از سیستم‌های تعبیه‌شده می­باشند. این سیستم­ها به دلیل خاص­منظوره بودن، جایگزین تجاری مناسب و ماندنی برای کامپیوترها و یا ابزارهای همه منظوره نیستند. همانطورکه برنامه‌های کاربردی بصورت تصاعدی پیچیده می­شوند با پیچیدگی ابزارهای محاسباتی تعبیه‌شده نیز مواجه می‌شویم. اکثر این سیستم­ها دارای محدودیت­های زمانی بوده و نیازمند اجرای وظایف[3] در بازه زمانی خاص می­باشند بنابراین وجود یک زمانبند[4] مناسب برای سیستم­های بی­درنگ[5] تعبیه شده، امری ضروری است. الگوریتم زمانبندی مناسب، یکی از قسمت­های مهم سیستم­های بی­درنگ می­باشد تا بتواند منابع مورد نیاز وظایف را در زمان مناسب در اختیار آن­ها قرار داده و وظایف بتوانند در زمان مناسب اجرا شوند. علاوه­ براین، محیط­های کاری این سیستم­ها، ضرورت استفاده از منبع انرژی مناسب را برای کاربردهای بی­درنگ ایجاب می­کند بنابراین در کنار محدودیت زمانی بحث مدیریت انرژی[6] و منبع انرژی نیز بسیار حائز اهمیت است. اغلب سیستم­های تعبیه شده، مبتنی بر باطری هستند و طول عمر این سیستم­ها نیز وابسته به طول عمر باطری می­باشد بنابراین در بسیاری از مواقع که منبع انرژی دائمی در دسترس نیست استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی[7] می­تواند مورد توجه قرار گیرد. بنابراین یکی از راهکارهای موجود پیش پای طراحان سیستم­های تعبیه­شده بی­درنگ، استفاده از منابع انرژی محیطی و برداشتگرهای انرژی[8] است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

لینک بالا اشتباه است

برای دانلود متن کامل اینجا کلیک کنید

       

:: بازدید از این مطلب : 768