性能确保的能耗感知实时应用设计优化

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1、Ｉ■Ｉ＾去钟故ＡｉＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＭＮＯＬＯ反ＶＯＦＣＨＩＮＡ专业学位硕±学位论文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥＩ感Ｐ＜论文题目性能确保的能耗感知实时应用设计优化＾＇｜专业学銭另Ｉｘ程硕±Ｊ．＂—－吉＇蚊记．‘；学号２０１３２２２２０２５５Ｉ＞作者姓名遮雄指导教师江维副教授

2、■Ｊ－１．？，４－、＇－’．１’■．鸣．－＇巧．Ｉ．－■：韻独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下迸行的研究工。据我所知作及取得的研究成果，除了文中特别加臥标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。。／作者签名：曰期：２／年女

3、月曰论丈使用授权本学位论义作者完全了解电子科技大学有关保留、便用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磯盘，允许论文被瓷阅和借。？阅本人授权电子科技大学可ｙ将学位论文全部或部分、的内容编入，可采印有关数据库进行检索用影缩印或。扫描等复制手段保存、汇编学位论文（的保密学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名；：导师签名ｒ＞含戶〇曰期：年５月曰又（）ｆＳ（分类号密级注1UDC学位论文性能确保的能耗感知实时应用设计优化（题名和副题名）潘

4、雄（作者姓名）指导教师江维副教授成都电子科技大学（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士提交论文日期2016-3-18论文答辩日期2016-4-29学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。DESIGNOPTIMIZATIONOFPERFORMANCEGUARANTEEDENERGYAWAREREAL-TIMEAPPLICATIONSAMasterThesisSubmittedtoUniversityofEle

5、ctronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:PanXiongSupervisor:JiangWeiSchool:SchoolofImformationandSoftwareEngineering摘要摘要随着计算机技术不断的发展，嵌入式实时系统在各行各业中得到了广泛地应用，不断加速着智能化时代的进程，在人类社会中起着至关重要的作用。嵌入式设备在工业和人们日常生活中应用得越来越多，电池供能以及体积小的特点使得嵌入

6、式系统中能量是十分稀缺的资源，因此对嵌入式系统能耗的优化是一大严峻的挑战。嵌入式系统通常会应用到一些关键性领域，例如航空航天、国防军事等，因此嵌入式系统的可靠性是一个很关键的问题。由于近年来互联网的迅速发展，嵌入式实时系统和互联网相关的应用也越来越多，这使得安全问题在嵌入式实时系统中显得更加重要。在嵌入式实时系统中，对任务完成的截止时间的要求非常严格，由于绝大多数任务的执行时间长短往往变化较大，其具有不确定性，所以为了确保任务的实时性，很多学者通常将这类随机任务的最坏情况执行时间作为任务实际的执

7、行时间，但随机任务实际执行时间到达最坏情况的概率很小，因而必定会造成系统资源的极大浪费。本文主要针对随机实时任务，从死限概率确保、能耗、可靠和安全四个方面考虑，优化实时系统任务调度，从而确保嵌入式实时应用的性能。首先，针对随机实时任务，建立了相应的任务建模，与必须保证任务在死限前完成的传统任务模型不同，本文对任务不错过死限的实时性约束进行概率确保，并且提出递归和蒙特卡洛模拟两种方法求解任务不错过死限的概率，在任务死限概率确保的同时利用动态电压调整（DynamicVoltageandFrequen

8、cyScaling,DVFS）技术优化系统能耗。本文在优化系统期望能耗的同时，考虑了系统期望可靠性，因为DVFS技术的使用可能对系统的可靠性造成一定的损害，本文进一步考虑了这一因素，建立了随机任务可靠性模型，在系统期望可靠性约束和死限概率确保的条件下，优化系统期望能耗。由于问题的复杂性，本文提出了基于动态规划的能耗最优算法和快速二分搜索近似算法对优化问题进行了求解。最后，基于随机实时任务死限概率确保，进一步探讨了随机任务的安全问题，为此建立了安全关键的随机实时任务模型，引入加密算法对任务的关键数