可重构系统功耗相关的硬件任务调度算法

　　步骤1：fscheduLED,max=min(fi,min|Ti∈Elist)

　　步骤2：对于F集合中的满足FMin≤f≤fscheduled，max的每个f值，计算：

　　选取使得计算步骤2中结果最小的，值作为FPGA的运行频率值，从而使得FPGA的总体功耗最低。

　　3 模拟实验及分析

　　由于当前并没有一个统一的基准用于评价 可重构系统 功耗相关的调度算法，因此采取了类似参考文献[2]中的模拟实验模型设计了离散时钟的模拟器，模仿实时系统中的时钟滴答以进行任务截止期的检查。然后设计随机任务生成器，生成分别含有1 000、2 000、3 009、4 000、5 000、6 000个Ti(fi,max,ωi,ai,ci,ti,ei,fworking)的任务集，硬件任务的宽度和执行时间也是随机生成的。

　　假定目标器件为Xilinx Virtex XCV1000，共96列×64行，其中可用于配置硬件任务的动态部分是80列，其他用于操作系统进行通信和I／O。模拟实验中采用的参数如下：任务的最小宽度ωmin=1，Nmax=80，任务的宽度范围ωi为1～80；fmin=20 MHz，fmax=100MHz，所以各个任务的可运行的最大频率fi,max∈[20，25，…，1 000]；任务在fi,max频率时的运行时间ti范围为100～1 000 ms。ei范围为20～200 mJ，ei的大小和任务宽度相关。到达时间范围01．5～500 ms，模拟器的时钟滴答设置为500 μs。分别模拟了采用ELST算法和EEHTS算法的任务集的总体运行时间和整体功耗，如图4和图5所示。从图4中可以看到，采用ELST算法的任务运行时间曲线要比采用EEHTS算法的低，这是因为只采用ELST算法时并不改变FPGA的运行频率，FPGA始终使用最高频率运行，显然这种方法的功耗会大于EEHTS算法，实验结果也证明了这点。如图5所示，EEHTs算法虽然牺牲了一些时间性能，但是硬件任务仍然可以在其截止期内完成，并且相对于ELST算法，硬件任务功耗大约降低了32％。

　　结 语

　　在嵌入式系统中，低功耗是非常重要的目标。本文通过对可重构系统中硬件任务调度算法的研究，在对硬件任务调度时加入了对功耗的考虑，动态改变硬件任务运行的频率，从而降低系统整体功耗。

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本文关键字：硬件  DSP/FPGA技术，单片机-工控设备 - DSP/FPGA技术