基于可變調(diào)頻間隔的動態(tài)電壓和頻率縮放算法研究.pdf

1、嵌入式系統(tǒng)設(shè)備已經(jīng)逐漸融入人類社會的各個領(lǐng)域。然而，電子設(shè)備上的能耗和性能之間的矛盾也日益突出。DVFS（動態(tài)電壓和頻率縮放）技術(shù)為緩解設(shè)備能耗與性能之間矛盾提供了可能性，并且已經(jīng)成為目前最重要的能耗優(yōu)化技術(shù)之一，而與此密切相關(guān)的算法問題也成為近年來的研究熱點。
　　DVFS技術(shù)能夠在一定程度上優(yōu)化系統(tǒng)能耗，使設(shè)備擁有更好的能量效率。然而，研究DVFS技術(shù)所用的理論模型對多階段任務(wù)的應(yīng)變能力較低，對系統(tǒng)能耗的估算也存在較大的誤差。

2、本文目標在于改進DVFS的理論模型和可變調(diào)頻間隔DVFS算法，通過在能耗模型中增加對DVFS模塊額外能耗開銷的計算，提升能耗估算的準確程度，并引入多階段任務(wù)模型，改進調(diào)頻間隔的調(diào)頻粒度，使得DVFS算法在綜合不同粒度的固定調(diào)頻間隔優(yōu)勢的同時降低算法對任務(wù)相似性的要求。本文的主要工作如下:
　　過于簡化的理論模型制約了DVFS技術(shù)的進步，單一的任務(wù)模型導(dǎo)致任務(wù)的多樣性受到限制，簡化的能耗模型在系統(tǒng)能耗的估算上也存在較大的誤差。本文對

3、任務(wù)模型和能耗模型做出了改進:1）使用了一種多階段任務(wù)模型來展現(xiàn)任務(wù)的頻率界限特性，該任務(wù)模型以任務(wù)的頻率界限來區(qū)分任務(wù)階段，并能反映任務(wù)在不同階段時的任務(wù)量大小;2）在傳統(tǒng)的能耗模型中加入DVFS能耗開銷模型，提升了DVFS系統(tǒng)能耗估算的準確性。本文參考其它文獻的實測數(shù)據(jù)，計算出DVFS模塊進行電壓和頻率調(diào)節(jié)所需的平均能耗，建立了一個簡單的DVFS能耗開銷模型，并將該模型與傳統(tǒng)的能耗模型進行結(jié)合，共同應(yīng)用于系統(tǒng)能耗開銷統(tǒng)計。
　

4、　固定調(diào)頻間隔DVFS算法可能導(dǎo)致能耗浪費或任務(wù)超時，可變調(diào)頻間隔DVFS算法的提出改良了固定調(diào)頻間隔的不足，然而該算法對相鄰任務(wù)的相似性又有較高的要求。本文改進的可變調(diào)頻間隔DVFS算法采用在線優(yōu)化策略，并用粗粒度可變調(diào)頻間隔代替細粒度可變調(diào)頻間隔，通過對調(diào)頻間隔的切換來確保頻率的變化速率能夠滿足任務(wù)不同階段的需求，減少DVFS能耗浪費，既能滿足系統(tǒng)的性能要求和能耗要求，又能降低算法對于任務(wù)相似性的限制。
　　為了驗證動態(tài)可變調(diào)